Hiperobjetos da robótica educacional como ferramentas para o desenvolvimento da abstração reflexionante e do pensamento computacional

Abstract

A compreensão da forma como o aluno aprende deve ser um dos conhecimentos fundamentais de todo profissional da educação. Sabedor dessa importante particularidade e associando isso ao fato de que vivemos numa sociedade informacional, é preciso pensar sobre estratégias de motivar o sujeito para que a aprendizagem ocorra, porque a informação está disponível, mas há insegurança e despreparo no tratamento que a ela é dado. Com base nesses pressupostos e na teoria cognitiva de Jean Piaget, no construcionismo de Seymour Papert e na ecologia cognitiva de Pierre Lévy, foram realizadas atividades utilizando os hiperobjetos da robótica educacional, com a finalidade de pesquisar sobre o desenvolvimento da abstração reflexionante e do pensamento computacional em alunos adolescentes de escolas da cidade de Porto Alegre, Rio Grande do Sul. Jean Piaget apresenta a construção das estruturas cognitivas como uma necessidade intrínseca do próprio organismo humano e, toda vez que este está sob uma desestruturação momentânea, faz a regulação por sucessivos processos de assimilações e acomodações, culminando com uma reestruturação, que é sempre provisória. Esse processo é sempre desencadeado por um questionamento, uma dúvida, uma necessidade de conhecimento, que se efetiva por abstrações reflexionantes, ou seja, refletir na ação sobre um objeto ou sobre as próprias abstrações. Logo, a importância da abstração reflexionante associada ao processo do pensamento computacional, que envolve habilidades de formulação e resolução de problemas, em tempos de tecnologias digitais, são os temas principais dessa tese. As atividades de pesquisa, iniciaram pela determinação dos estágios de desenvolvimento cognitivo dos participantes, segundo as provas de Longeot, considerando que a abstração reflexionante evolui, da infância até a idade adulta, conforme evolui esses níveis cognitivos. Em seguida, foi analisado o desempenho dos participantes em atividades que envolvem o desenvolvimento de projetos de robótica livre. Primeiramente, aplicando-se o pensamento computacional em práticas de robótica, se construiu luminárias de LEDs piscantes em alternância organizada e se analisou as habilidades de cada participante antes e depois de um período de oficinas regulares de robótica educacional na escola. Posteriormente, a análise foi realizada sobre dados coletados durante a realização de desafios propostos, num espaço de fabricação digital, um Fab Lab, que envolvia projetos mais elaborados, com motores, sensores, o microcontrolador Arduino, máquinas de impressão 3D, cortadora a laser e outras máquinas e ferramentas. Ao final, foi possível verificar que a abstração reflexionante e as habilidades do pensamento computacional foram evidenciadas no desenvolvimento de projetos de robótica, quando adequadamente encaminhadas em atividades de resolução de problemas que demandam uso e criação de hiperobjetos. As práticas que envolvem construção de hiperobjetos de robótica educacional são essencialmente fornecedoras de “problemas a resolver” e, numa sociedade em que temos possibilidades de acesso ampliado à informação, elas se mostram adequadas a aplicação e desenvolvimento do pensamento computacional, não necessitando de conhecimento prévio em robótica para, a partir dessa ferramenta, desenvolver coleta, análise e organização de dados, decomposição de problemas, pensamento algorítmico, simulação, automação, paralelismo e/ou generalização. E ainda, a abstração reflexionante é própria do sujeito cognoscente e é a base de todas as habilidades do pensamento computacional e não somente uma das habilidades desse processo e, quanto mais elevado o estágio cognitivo em que se encontra o sujeito, mais facilidade de aplicação do pensamento computacional para formular e resolver problemas.

Understanding how students learn must be one of the fundamental habilties of every professional working in education. Knowing this vital particularity and associating it with the fact that we live in an informational society, we need to think about strategies to motivate each individual so that learning occurs,because the information is available, but there are insecurities and unpreparedness in the treatment that is given to it. Based on these assumptions and the cognitive theory of Jean Piaget, in the construction of Seymour Papert and the cognitive ecology of Pierre Lévy, activities were carried out using hyperobjects of educational robotics, with the purpose of researching on the development of reflective abstraction and computational thinking in adolescent students of schools in Porto Alegre, Rio Grande do Sul. Jean Piaget presents the construction of cognitive structures as an intrinsic necessity of the human organism and, whenever this is under a momentary disruption, regulates by successive processes of assimilations and accommodation, culminating on a restructuring, which is always provisional. This process is always triggered by questioning, a doubt, a need for knowledge, which is affected by reflective abstractions, that is, think over action on an object or the abstractions themselves. Therefore, the importance of the reflective abstraction associated with the process of computational thinking, which involves problem formulation and problem-solving skills, in times of digital technologies, are the central themes of this thesis. The research activities began by determining the stages of cognitive development of each participant, according to the Longeot tests, considering that reflexive abstraction evolves from childhood to adulthood as these cognitive levels. Then, the performance of participants in activities involving the development of free robotics projects were analyzed. Firstly, by applying computational thinking to robotics practices, flashing LED lamps were constructed, and were analyzed the abilities of each participant before and after a period of regular educational robotics workshops at the school. Later, was performed the analysis on data collected during the proposed challenges, in a digital manufacturing space, a FabLab, that involved more elaborate projects, with motors, sensors, the Arduino microcontroller, 3D printing machines, laser cutter and other machines and tools. In the end, it was possible to verify that the reflective abstraction and were evidenced the computational thinking skills in the development of robotic projects, when properly used in problems resolution activities that request foi usage and creation of hyperobjects. Practices that involve the construction of educational robotics hyperobjects are essential suppliers of "problems to be solved" and, in a society which we have possibilities of expanded access to information, they are adequate to the application and development of computational thinking, not requiring prior knowledge in robotics to develop data collection, analysis and organization, problem decomposition, algorithmic thinking, simulation, automation, parallelism and/or generalization. Moreover, reflective abstraction is characteristic of the cognoscenti subject and is the basis of all computational thinking skills and not only one of the skills of this process and the higher the cognitive stage in which the individual is, the easier the application of computational thinking to formulate and solve problems.