Objetivos

< (15 - 20 minutos) >

Os alunos devem ser capazes de:

1. Compreender a Robótica de Pesquisa: Entender o que é a Robótica de Pesquisa, sua importância e seus principais objetivos. Isso inclui a compreensão da intersecção entre a ciência, a tecnologia, a engenharia e a matemática dentro deste campo.

2. Entender as habilidades necessárias em Robótica de Pesquisa: Identificar e entender as principais habilidades necessárias para atuar na Robótica de Pesquisa, incluindo programação e codificação, design de hardware, modelagem e simulação, inteligência artificial, controle e automação, visão por computador, engenharia de sistemas e ética e impacto social.

3. Identificar as áreas de aplicação da Robótica de Pesquisa: Compreender como a Robótica de Pesquisa é aplicada em diversos campos e setores, e como ela pode contribuir para a sociedade e o avanço da tecnologia.

Objetivos Secundários:

• Desenvolver um interesse e apreciação pela Robótica de Pesquisa.
• Incentivar a curiosidade e a exploração contínua do assunto após a aula.

Introdução

< (20 - 25 minutos) >

• Revisão de Conteúdo Anterior: Inicie a aula revisando brevemente o conteúdo da aula anterior, que tratou da "Robótica de Exploração". Discuta como robôs são usados para explorar ambientes perigosos ou inacessíveis, como o fundo do oceano, o espaço ou lugares com alto nível de radiação.

• Situações Problema: Apresente aos alunos dois cenários que irão servir como base para a discussão da teoria:

  1. O desenvolvimento de um robô para realizar pesquisas nas profundezas do oceano. Como ele deve ser projetado? Quais funções precisa realizar? Que tipo de ambiente ele enfrentará?

  2. A criação de um robô para auxiliar na pesquisa de doenças em laboratórios de biotecnologia. Que tipo de tarefas ele deve ser capaz de realizar? Que habilidades são necessárias para programar esse robô?

• Contextualização: Relembre aos alunos que a Robótica de Pesquisa é um campo que se concentra no desenvolvimento de robôs para avançar a ciência e a tecnologia. Discuta exemplos do mundo real de como a Robótica de Pesquisa é aplicada, como robôs usados para exploração espacial, pesquisa médica, análise de dados, entre outros.

• Curiosidades: Para despertar o interesse dos alunos, compartilhe algumas curiosidades ou histórias relacionadas à Robótica de Pesquisa:

  1. Fale sobre o robô Curiosity da NASA que está explorando Marte, coletando dados e enviando de volta para a Terra.

  2. Discuta o uso de robôs na indústria médica, como robôs cirúrgicos que podem realizar procedimentos com precisão incrível ou robôs que podem ajudar na pesquisa de novos medicamentos.

  3. Compartilhe a história de Sophia, o primeiro robô no mundo a receber cidadania de um país (Arábia Saudita). Sophia é capaz de processar visualmente os rostos humanos, sustentar conversas e aprender com suas experiências.

Essa introdução tem como objetivo contextualizar a Robótica de Pesquisa, destacando sua importância e suas aplicações, além de incitar a curiosidade e o interesse dos alunos pelo assunto.

Desenvolvimento

< (55 - 60 minutos) >

• Revisão de Conceitos: (10 - 15 minutos)

  • Comece a sessão de desenvolvimento fazendo uma revisão rápida dos conceitos básicos de robótica que foram cobertos em aulas anteriores. Isso deve incluir tópicos como o que é um robô, os diferentes tipos de robôs (por exemplo, autônomos, semi-autônomos), e os fundamentos do design e programação de robôs.
  • Revisar também os princípios básicos da inteligência artificial (IA), já que muitos robôs de pesquisa utilizam algum tipo de IA. Isso deve incluir tópicos como o que é IA, os diferentes tipos de IA (por exemplo, aprendizado de máquina, redes neurais), e como a IA é usada em robôs.

• Teoria da Robótica de Pesquisa: (15 - 20 minutos)

  • Após a revisão, comece a apresentar a teoria da Robótica de Pesquisa. Discuta a importância da pesquisa robótica e as habilidades necessárias para trabalhar nesse campo, conforme listado nos objetivos.
  • Explique cada habilidade em detalhes, usando exemplos e referências do mundo real sempre que possível para tornar o assunto mais concreto e interessante.
  • Fale sobre os desafios e as oportunidades que a Robótica de Pesquisa apresenta, e como essa disciplina está mudando a maneira como fazemos ciência e tecnologia.

• Demonstração Prática: (20 - 25 minutos)

  • Para tornar a teoria mais tangível, organize uma demonstração prática usando um kit de robótica educacional. Use esta demonstração para mostrar como as habilidades discutidas são aplicadas na prática.
  • Atividade 1: Projeto e construção de um robô. Use o kit de robótica para construir um robô simples, explicando as diferentes partes e como elas se encaixam. Discuta o design de hardware e os princípios de engenharia de sistemas envolvidos.
  • Atividade 2: Programação do robô. Depois que o robô estiver construído, mostre como programá-lo para realizar uma tarefa simples, como mover-se em uma linha reta ou evitar obstáculos. Discuta as linguagens de programação utilizadas e o papel da inteligência artificial no controle do robô.

Materiais Necessários:

• Kit de robótica educacional.
• Computador com software de programação de robótica instalado.
• Espaço adequado para a demonstração do robô.
• Objetos para uso como obstáculos durante a demonstração.

Essa sessão de desenvolvimento tem como objetivo aprofundar o conhecimento dos alunos na Robótica de Pesquisa, permitindo-lhes entender a teoria e ver como ela se aplica na prática.

Retorno

< (15 - 20 minutos) >

• Discussão e Reflexão: Depois da demonstração prática, peça aos alunos para discutirem o que aprenderam e como isso se conecta com a teoria. Isso pode ser feito em grupos pequenos ou como uma discussão em classe inteira. Perguntas de orientação podem incluir:

  • Como as habilidades discutidas na teoria foram aplicadas na prática durante a demonstração?
  • Que desafios você acha que os pesquisadores em robótica enfrentam ao projetar e programar robôs para tarefas de pesquisa?

• Resumo em um Minuto: Para verificar a compreensão dos alunos sobre a aula, peça-lhes para escrever em um papel em um minuto respostas para perguntas como:

  1. Qual foi o conceito mais importante aprendido hoje?
  2. Quais questões ainda não foram respondidas?

• Lista de Exercícios: Depois da aula, sugerir uma lista de exercícios sobre Robótica de Pesquisa para que os alunos resolvam em casa. Essa lista pode incluir problemas de programação, questões teóricas sobre os conceitos discutidos e exercícios de design de robôs. Isso ajudará a reforçar o que foi aprendido e dará aos alunos a chance de aplicar seus novos conhecimentos de maneira prática.

Este retorno tem como objetivo verificar o entendimento dos alunos sobre Robótica de Pesquisa, permitindo-lhes refletir sobre o que aprenderam e aplicar seus novos conhecimentos.

Conclusão

< (10 - 15 minutos) >

• Resumo da Aula: Resumir e recapitular os principais pontos discutidos durante a aula. Revisar as diferentes habilidades necessárias na Robótica de Pesquisa, como programação e codificação, design de hardware, modelagem e simulação, inteligência artificial, controle e automação, visão por computador, engenharia de sistemas e ética e impacto social.

• Conexão entre Teoria e Prática: Discutir como a teoria apresentada foi aplicada durante a demonstração prática. Destacar a importância da integração das habilidades teóricas e práticas na Robótica de Pesquisa.

• Materiais Complementares: Sugerir materiais extras para os alunos explorarem após a aula. Isso pode incluir livros, artigos, vídeos, tutoriais online e software de simulação de robôs. Esses materiais podem ajudar os alunos a aprofundar seu entendimento da Robótica de Pesquisa e a desenvolver suas habilidades de maneira autônoma.

• Importância da Robótica de Pesquisa: Concluir a aula enfatizando a relevância da Robótica de Pesquisa para a vida cotidiana. Discutir como os robôs de pesquisa estão sendo usados em uma variedade de setores, desde a exploração espacial até a medicina, e como eles estão ajudando a avançar a ciência e a tecnologia. Destacar que, ao desenvolver habilidades na Robótica de Pesquisa, os alunos estão se preparando para contribuir com esses avanços e fazer a diferença no mundo.

Esta conclusão tem como objetivo sintetizar os principais pontos da aula, ligar a teoria à prática, e inspirar os alunos a continuar aprendendo e explorando a Robótica de Pesquisa.