Conjunto Principal MINDSTORMS EV3

Faça um Explorador Robótico Autônomo

Projetar, montar e programar um sistema robótico que siga um caminho e comunique sua posição pelo menos duas vezes ao longo do caminho.

120+ min.
Intermediário
Ensino Médio
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Plano de aula

Preparar

  • Leia o material do professor.
  • Se você sentir que é necessário, planeje uma aula usando o material do guia de introdução no Software EV3 ou Aplicativo de Programação EV3. Isso ajudará seus alunos a se familiarizarem com o LEGO® MINDSTORMS® Education EV3.

Envolver (30 min.)

  • Use as ideias da seção Iniciar uma Discussão abaixo para envolver seus alunos em uma discussão relacionada a esta aula.
  • Explique o projeto.
  • Divida sua turma em equipes de 2 alunos.
  • Permita que seus alunos tenham um tempo para terem ideias.

Explorar (30 min.)

  • Faça com que seus alunos criem múltiplos protótipos.
  • Incentive-os a explorarem a montagem e programação.
  • Faça com que cada dupla de alunos monte e teste 2 soluções.

Explicar (60 min.)

  • Peça que seus alunos testem suas soluções e escolham a melhor.
  • Certifique-se de que eles conseguem criar suas próprias tabelas de teste.
  • Permita que cada equipe tenha tempo para finalizar seu projeto e coletar dados para documentar seus trabalhos.

Elaborar (60 Min.)

  • Dê a seus estudantes algum tempo para produzirem seus relatórios finais.
  • Facilite uma sessão de compartilhamento em que cada equipe apresente seu resultado.

Avaliar

  • Dê feedback sobre o desempenho de cada aluno.
  • Você pode utilizar as rubricas de avaliação fornecidas para simplificar o processo.

Iniciar uma Discussão

Sondas desenvolvidas para qualquer missão científica têm uma funcionalidade em comum. São todas capazes de coletar algum tipo de informação e enviá-la de volta à base científica. Vários sistemas de comunicação foram inventados ao longo dos anos para atender diferentes restrições e necessidades.

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Incentive um processo de geração de ideias ativo.

Peça que seus alunos reflitam sobre essas questões:

  • O que é um explorador robótico e onde é usado?
  • Que tipo de mecanismo motorizado pode ser usado para controlar os movimentos de um robô?
  • Como um robô pode coletar dados ao longo do caminho?
  • Como um robô pode se comunicar com uma base científica?

Incentive seus alunos a documentarem suas ideias iniciais e explicarem porque eles escolheram a solução que irão usar em seus primeiros protótipos. Peça a eles que descrevam como eles irão avaliar suas ideias durante o projeto. Dessa forma, quando eles estiverem analisando e revisando, eles terão informações específicas que poderão usar para avaliar sua solução e decidir se foi eficaz ou não.

Extensões

Extensão de Linguagem e Literatura

Opção 1
Para incorporar habilidades de desenvolvimento de linguagem, faça com que seus alunos:

  • Usem o trabalho escrito, rascunhos e/ou fotos deles para resumirem o processo de projeto e criarem um relatório final.
  • Criem um vídeo demonstrando seu processo de projeto começando com suas ideias iniciais e finalizando com seus projetos concluídos.
  • Criem uma apresentação sobre o programa deles.
  • Criem uma apresentação que conecte o projeto deles com aplicações de sistemas similares do mundo real e descrevam novas invenções que possam ser feitas com base no que eles criaram.

Opção 2
Nessa aula, seus alunos criaram um explorador autônomo que comunica sua posição.
Para incorporar habilidades de desenvolvimento de linguagem, faça com que seus alunos:

  • Pensem num robô explorador autônomo em um local remoto na Terra e avaliem a necessidade de transmissão dos seus dados posicionais
  • Descrevam esse cenário e escrevam uma redação informativa avaliando os riscos que poderiam ser atribuídos à transmissão desse conjunto de dados e ao exame dos métodos de transmissão que poderiam minimizar tais riscos
  • Discutam os fatores externos que poderiam aumentar esses riscos
  • Usando figuras e tabelas para sustentar suas ideias, elaborem possíveis métodos para controlar essas influências externas
  • Tirem uma conclusão sobre o risco geral da situação com base nas evidências apresentadas

Extensão de Matemática

Nessa aula, seus alunos criaram um explorador autônomo que comunica sua posição ao longo do caminho. Sistemas autônomos podem usar algoritmos de machine learning para comunicar suas coordenadas e localização em termos de proximidade com pontos de referência, tempo estimado de chegada a uma meta ou a probabilidade de completar uma tarefa com base em sua posição atual e estado de bateria.
Para incorporar o desenvolvimento de habilidades matemáticas e explorar um tipo de construção de relação que os algoritmos de machine learning usam, faça com que seus alunos:

  • Revejam a regressão linear coletando dados e criando uma função de regressão que relaciona os dados posicionais do robô ao tempo estimado de chegada à sua meta
  • Programem uma função de regressão em seus programas para fazer seus exploradores autônomos comunicarem sua posição e tempo estimado de chegada

Dicas de Montagem

Dê aos seus alunos uma oportunidade para montarem alguns exemplos dos links abaixo. Incentive-os a explorarem como esses sistemas funcionam e a darem ideias de como esses sistemas poderiam inspirar uma solução para o resumo do projeto.

Motor Grande e roda
Esteiras
Sensor de Cor 1
Sensor de Cor 2
Sensor de Giroscópio
Sensor de Toque
Sensor Ultrassônico

Coding Tips

Oportunidades de Avaliação

Lista de Observações do Professor
Crie uma escala que corresponda com suas necessidades, por exemplo:

  1. Concluído parcialmente
  2. Concluído completamente
  3. Além do esperado

Use os seguintes critérios de sucesso para avaliar o progresso dos seus alunos:

  • Os alunos conseguem identificar os elementos fundamentais de um problema.
  • Os alunos são autônomos ao desenvolverem uma solução que funciona e é criativa.
  • Os alunos conseguem comunicar com clareza suas ideias.

Autoavaliação
Uma vez que seus alunos tenham coletado alguns dados de desempenho, dê a eles tempo para refletirem nas soluções. Ajude-os fazendo perguntas como:

  • Sua solução está obedecendo os critérios do Resumo do Projeto?
  • Os movimentos do seu robô podem ser mais precisos?
  • Quais foram as formas com as quais os outros solucionaram esse problema?

Peça que seus alunos tenham ideias e documentem duas maneiras através das quais eles poderiam melhorar suas soluções.

Feedback por Pares
Incentive um processo de “Feedback por Pares” no qual cada grupo seja responsável por avaliar seu próprio projeto e os dos outros. Esse processo de revisão pode ajudar os alunos a desenvolver habilidades em dar feedback construtivo, assim como aprimorar suas habilidades de análise e a habilidade de usar dados objetivos para dar suporte a um argumento.

Conexões de Carreira

Os alunos que gostaram dessa aula podem ter interesse em explorar essas carreiras:

  • Negócios e Finanças (Empreendedorismo)
  • Manufatura e Engenharia (Pré-engenharia)

Suporte ao Professor

Os alunos irão:

  • Usar o processo de projeto para resolver um problema do mundo real

BNCC
(EM13LP34) Produzir textos para a divulgação do conhecimento e de resultados de levantamentos e pesquisas – texto monográfico, ensaio, artigo de divulgação científica, verbete de enciclopédia (colaborativa ou não), infográfico (estático ou animado), relato de experimento, relatório, relatório multimidiático de campo, reportagem científica, podcast ou vlogcientífico, apresentações orais, seminários, comunicações em mesas redondas, mapas dinâmicos etc. –, considerando o contexto de produção e utilizando os conhecimentos sobre os gêneros de divulgação científica, de forma a engajar-se em processos significativos de socialização e divulgação do conhecimento.
(EM13LP35) Utilizar adequadamente ferramentas de apoio a apresentações orais, escolhendo e usando tipos e tamanhos de fontes que permitam boa visualização, topicalizando e/ou organizando o conteúdo em itens, inserindo de forma adequada imagens, gráficos, tabelas, formas e elementos gráficos, dimensionando a quantidade de texto e imagem por slide e usando, de forma harmônica, recursos (efeitos de transição, slides mestres, layouts personalizados, gravação de áudios em slides etc.).
(EM13CNT301) Construir questões, elaborar hipóteses, previsões e estimativas, empregar instrumentos de medição e representar e interpretar modelos explicativos, dados e/ou resultados experimentais para construir, avaliar e justificar conclusões no enfrentamento de situações-problema sob uma perspectiva científica.
(EM13MAT405) Utilizar conceitos iniciais de uma linguagem de programação na implementação de algoritmos escritos em linguagem corrente e/ou matemática.
(EM13MAT406) Construir e interpretar tabelas e gráficos de frequências com base em dados obtidos em pesquisas por amostras estatísticas, incluindo ou não o uso de softwares que interrelacionem estatística, geometria e álgebra.

Material do aluno

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