Reforçando aprendizagens na programação de arduino com S4A (entradas e saídas digitais)

Com um novo ano letivo a começar, temos novo grupo de alunos a aprender a programar arduinos. Começámos, como em anos anteriores, com a programação de arduinos usando o S4A. 

Como sempre, o ritmo de aprendizagem não é igual para todos os alunos, não só porque há alunos que se adaptam com mais facilidade ao tipo de trabalho, mas também porque há alunos que são de facto mais exigentes com a sua aprendizagem e que preferem não avançar enquanto não sentem os seus conhecimentos consolidados.

Por isso, de forma a ter vários grupos de trabalho em níveis diferentes, tenho necessidade de criar fichas com exercícios que os alunos possam desenvolver de forma mais ou menos autónoma.

Deixo aqui uma primeira ficha de trabalho com exercícios que envolvem entradas e saídas digitais...

...e um pequeno vídeo com os três exercícios propostos em funcionamento:

Introdução à linguagem C - entradas e saídas digitais

Como já tinha referido em post anterior, foi espontaneamente que os alunos que frequentam o Espaço Programação e Eletrónica (10º ano) sentiram a necessidade de ir além da programação gráfica de arduinos.

Por isso, depois de concluído o projeto da Casa Inteligente, voltámos ao registo de aula mais convencional, com cada um deles num computador, com o arduino , e a seguir as tarefas por mim propostas.

Nesta sessão, explorámos a estrutura de um programa típico em C, os símbolos usados, as funções pinMode, digitalWrite, digitalRead, delay e if. Introduzimos ainda alguns tipos de variáveis e fizemos a comunicação com o computador através de porta série. 

Confesso que quando preparei a aula, a achei muito extensa e presumi que não seria possível terminá-la em 90 minutos. Mas não só a terminei, como a terminei 10 minutos antes, como os alunos continuavam frescos e sem sinais de cansaço.

A facilidade com que os alunos responderam a esta introdução foi motivo de reflexão da minha parte. Devo referir:

• A montagem de circuitos estava interiorizada das sessões anteriores. Não foi factor com que tivesse de me preocupar;

• A arquitetura do arduino era familiar a todos. Noção de digital / analógico / PWM, entrada / saída foi algo que pude referir sem perder tempo em explicações;

• Embora a programação em C exija o conhecimento das funções associadas e dos símbolos usados, o background de uma linguagem gráfica deu aos alunos capacidade de perceber de antemão quais as instruções necessárias para que um programa reagisse de determinada maneira (quando introduziram o interruptor, por exemplo, assumiram logo a necessidade de uma variável).

Em conclusão, foi muito positiva para mim a experiência de iniciar a exploração do arduino em linguagem gráfica com os alunos para depois lhes apresentar a linguagem C. É um método que exige mais tempo, é certo, mas o processo de programação é feito de forma mais natural e acessível para a maioria dos nossos jovens.

Deixo a apresentação que explorei nesta sessão:

  

Espaço Programação e Eletrónica - Entradas e saídas digitais

De acordo com o previsto, iniciou hoje, no âmbito das atividades do Clube de Robótica da Escola Secundária D. João II, o Espaço Programação e Eletrónica tendo por público-alvo alunos de 10º ano de Ciências em regime de voluntariado.

Durante o primeiro período, foram realizadas workshops de introdução à programação de arduinos a todos os alunos das quatro turmas de 10º ano da área de Ciências e Tecnologia e ainda uma sessão a uma turma do 11º ano (a sessão realizada ao 11º ano esteve inserida na iniciativa Hour of Code), num total de 150 alunos.

No início do 2º período, fui à sala de aula de cada um dos 10º anos, informei quanto ao horário deste espaço e fiz o levantamento dos alunos interessados em frequentá-lo. Fiquei assim com 21 contactos, para os quais enviei um email mais pormenorizado quanto à minha proposta de trabalho. 15 desses alunos estiveram presentes na primeira sessão que hoje decorreu.

Devo referir que, de forma a conciliar horários, a sessão ficou marcada para a tarde livre de cada uma das turmas envolvidas, o que, reconheço, não é simpático para alunos do secundário, que têm já uma carga horária tão preenchida...

Dito isto...hoje tive o prazer de realizar uma sessão de programação de arduinos para um grupo de alunos francamente interessado e com um ritmo de trabalho muito promissor. Os trabalhos decorreram na biblioteca da escola, o que me agrada por sair do ambiente de sala de aula, ser um espaço mais aberto, onde os nossos trabalhos podem co-habitar com outras atividades e outros alunos que por ali passam e ali desenvolvem outras tarefas. Um ambiente menos formal e mais arejado, enfim.

Para este público-alvo, adaptei a aula de entradas e saídas digitais que preparei o ano passado, avançando já com o código de cores das resistências e desenho esquemático. A leitura do desenho esquemático para este nível etário parece-me fundamental, já que são estes os alunos que começarão a procurar projetos na net e é evidente que o que encontrarem estará em esquema e não em vista de breadboard, pelo que esta será uma competência importante a desenvolver.

Deixo a apresentação que explorei hoje e cujas atividades foram cumpridas por todos os grupos numa sessão de 90 minutos.

Aula 3 - Entradas e saídas digitais

Iniciei a aula pedindo aos alunos que alimentassem a breadboard. Ainda não é uma tarefa que todos cumpram sem dificuldade.

O teste da entrada digital foi feito com um interruptor de pressão. Depois do circuito (projetado na tela da sala) montado, os alunos verificaram a mudança de estado da entrada digital para "verdade" e "falso".

De seguida, pedi que voltassem a montar três LED às saídas 13, 12 e 11. É ainda necessário a projeção do circuito, os alunos não o fazem ainda de forma autónoma.

A seguir...a experimentação em Scracth! E pronto. Nesta fase, já tenho um bom grupo a testar várias programações possíveis, o que é sempre gratificante.

Passo seguinte: e se eu quiser usar o interruptor de pressão como de facto é usado no dia-a-dia? Se eu não quiser estar sempre a pressioná-lo e se em vez disso por cada vez que pressiono (e largo) quiser que o sistema entenda essa ação como uma instrução? Aqui, foi necessário apelar ao conceito de variável. Curiosamente, e aqui todos os créditos para a professora de Informática, a programação com a variável não se revelou particularmente difícil. No final dos 90 minutos, três quartos dos grupos tinham atingido os objetivos da sessão.

Deixo de seguida a apresentação que explorei nesta sessão...

...o circuito esquemático do último exercício proposto...

...e um pequeno vídeo com o "circuito da árvore de Natal" em funcionamento:

Como reflexão final, não posso deixar de referir que nesta fase dos trabalho é já evidente a motivação e a aptidão de determinados alunos para este tipo de trabalho (arrisco avançar com uma estimativa de 25% do grupo) e o evidente desinteresse de outros (volto a fazer uma estimativa de 25%). Os restantes alunos cumprem as instruções e procuram com a ajuda das professoras e colegas superar as dificuldades. Que me parecem estas estimativas? Há que não esquecer que o projeto foi implementado numa turma do vocacional seguindo o método de "voluntários à força". Pessoalmente, parece-me que foi importante que todos os alunos tivessem tido a oportunidade de contactar com este tipo de trabalho - alguns dos mais aptos nunca tinham trabalhado com eletrónica e não teriam tomado a iniciativa de frequentar um clube fora do seu horário escolar. Por outro lado, acho que começa a estar na altura de procurar para os alunos desinteressados outra ocupação mais do seu agrado. Não me parece que os alunos tenham muito a ganhar em avançar contrariados para circuitos mais exigentes.

Mais uma vez concluo que a democratização do sucesso só é possível (e em particular em turmas de currículos alternativos como é o caso da turma com quem estou a trabalhar) com a diversificação das ofertas educativas, o que permitiria que os alunos pudessem escolher o percurso que mais se adequasse  ao seu perfil. Será utopia, mas continuo a sonhar com uma escola que fosse vivida por cada um como um prazer e como forma de preparação para a vida e não uma obrigação legal.