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Uma proposta de ensinoaprendizagem da disciplina Aplicações Informáticas B utilizando robótica educativa e storytelling

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Artigo apresentado na Conferência IPCE em Maio de 2013, Leiria

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Uma proposta de ensinoaprendizagem da disciplina Aplicações Informáticas B utilizando robótica educativa e storytelling

  1. 1. 55Investigação, Práticas e Contextos em Educação 2013 Uma proposta de ensino- aprendizagem da disciplina Aplicações Informáticas B utilizando robótica educativa e storytelling Susana Ferreira Instituto de Educação da Universidade de Lisboa susanaferreira@campus.ul.pt Diana Oliveira Instituto de Educação da Universidade de Lisboa d.oliveira@campus.ul.pt Honorina Celestino Instituto de Educação da Universidade de Lisboa hcelestino@campus.ul.pt Paula Abrantes Instituto de Educação da Universidade de Lisboa pabrantes@campus.ul.pt RESUMO palavras-chave: ABSTRACT - - Keywords: -
  2. 2. Investigação, Práticas e Contextos em Educação 201356 1. INTRODUÇÃO Este artigo foi elaborado no âmbito da disciplina de Didática da Informática III integrante no Mestrado em Ensino de Informática da Universidade de Lis- boa, tendo como objetivo explorar  as potencialidades da robótica educativa como ferramenta e como objeto de aprendizagem, ao longo de um projeto continuado para todo um ano letivo. Este projeto nasceu da necessidade de colmatar as dificuldades na apren- dizagem da programação identificadas por diversos autores (Saeli, Perrenet, Jochems & Zwaneveld, 2011; Gomes, Martinho, Bernardo, Matos & Abrantes, 2012). Ensinar programação não é fácil. Assumindo as complexidades indivi- duais de cada aluno, diferentes alunos revelam diferentes dificuldades a nível da programação (Saeli et al., 2011). Na perspetiva dos alunos programar é complexo, por vezes confuso e envolve muito código (Gomes et al., 2012). Para além disso, segundo  os mesmos autores os alunos manifestaram prefe- rência por uma componente mais prática, hands-on, em detrimento de uma exposição de conteúdos excessiva.  Uma das soluções propostas e testadas por diversos autores (Gaspar, 2007; Gomes, 2012) é a Robótica Educativa, que é apresentada como uma tecnologia que desperta o interesse dos alunos e os leva a aprender os conceitos fundamentais da programação de um modo mais divertido e descontraído, tendo em conta que vai de encontro às necessidades dos alunos nativos digitais (Prensky, 2001). Assim, uma vez que a robótica educativa parece ser adequada para o ensi- no da programação, a nossa proposta ambiciona utilizar a robótica educativa não apenas para ensinar a programar mas para toda a disciplina Aplicações Informáticas B [AI B]. Para isso consideramos pertinente associar a robó- tica educativa ao storytelling, na medida em que cria os motivos ou temas de aprendizagem (Rusk, Resnick, Berg & Pezalla-Granlund, 2008), indo de encontro ao testado com sucesso por Oliveira, Ferreira, Celestino, Ferreira e Abrantes (2012), segundo uma metodologia baseada em projetos. Neste sen- tido, este artigo divide-se em três partes: enquadramento curricular e didático, planificação do projeto e conclusão. 2. ENQUADRAMENTO CURRICULAR E DIDÁTICO Para Roldão (2009) ensinar consiste em desenvolver uma ação especializada de fazer alguém aprender alguma coisa que se pretende e considera necessária, acionando e organizando um conjunto variado de dispositivos que promovem a aprendizagem do outro. Para ensinar algo é importante definir o que que- remos ensinar – conteúdo programático – e como vamos ensinar – estratégias, tecnologias, metodologias. Neste caso, pretende-se ensinar todo o conteúdo programático da disciplina Aplicações Informáticas B usando a robótica edu- cativa associada ao storytelling numa metodologia de ensino-aprendizagem baseada em projetos. 2.1 APLICAÇÕES INFORMÁTICAS B Aplicações Informáticas B é uma disciplina opcional do 12.º ano nos qua- tro cursos cientifico-humanísticos do sistema educativo português: Ciências e Tecnologia, Ciências Socioeconómicas, Artes Visuais e Línguas e Humani- dades (Ministério da Educação e Ciência, 2013); tendo como carga horária sugerida dois blocos de 90 minutos semanais ou quatro blocos de 45 minutos (Decreto-Lei n.º 129/2012). A estrutura da disciplina AI B de acordo com o explicitado no programa
  3. 3. 57Investigação, Práticas e Contextos em Educação 2013 (Pinto, Dias & João, 2009) é constituída por quatro unidades de ensino-apren- dizagem: Introdução à Programação, Introdução à Teoria da Interatividade, Conceitos Básicos de Multimédia e Utilização dos Sistemas Multimédia; ten- do como objetivos principais: Compreender a lógica e componentes estruturais da programação; Utilizar estruturas de programação; Compreender a importância da interatividade; Adquirir conhecimentos elementares sobre sistemas e conceção de produtos multimédia; Identificar e caraterizar software de edição e composição multimédia; Desenvolver a capacidade de trabalhar em equipa. 2.2 ROBÓTICA EDUCATIVA A utilização da Robótica Educativa em contexto de sala de aula  é apoiada por diversos autores, que defendem que através dela é possível introduzir os alu- nos em importantes áreas, tais como, as ciências, tecnologia, engenharia e ma- temática (Johnson, 2003; Perteet, 2005, citados por Goh & Aris, 2007).  De acordo com Zilli (2002, citado por Zilli, 2004) a robótica educativa propi- cia competências tais como raciocínio lógico, habilidades manuais e estéticas, relações inter e intrapessoais, investigação e compreensão, representação e comunicação, trabalho de pesquisa, Learning with Errors [LWE], aplicação das teorias formuladas a atividades concretas, utilização da criatividade em diferentes situações e capacidade crítica. Segundo Alimisis e Kynigos (2009) projetos e atividades de robótica em ambientes escolares pode ser classificado em duas categorias, de acordo com o papel que a robótica desempenhar no processo de aprendizagem: objeto ou ferramenta de aprendizagem. A robótica como objeto de aprendizagem inclui atividades educativas onde se estuda a robótica em si, como por exem- plo, atividades educativas voltadas para a configuração de um ambiente de aprendizagem que irá envolver ativamente os alunos na resolução de proble- mas autênticos com foco na Robótica, tais como construção de robots, pro- gramação de robots e inteligência artificial. Por outro lado, a robótica torna-se uma ferramenta de aprendizagem,  pela sua interdisciplinaridade, quando é usada para o ensino e aprendizagem de outras disciplinas escolares (não só a robótica) em diferentes níveis escolares. Estas podem ser atividades de apren- dizagem baseada em projetos de desenho, ciência, matemática, informática e tecnologia, oferecendo grandes benefícios para a educação em geral, em todos os níveis (Alimisis & Kynigos, 2009). Quer seja enquanto objeto de aprendizagem ou ferramenta, os resultados da utilização da robótica educativa têm-se mostrado positivos. Diversos au- tores apresentam relatos de sucesso da utilização de robots nas suas salas de aulas: Imberman (2004, citado por Koski, Kurhila & Pasanen, 2008) relata que depois de começar a usar robots em contexto de sala de aula, o número de inscrições na sua disciplina aumentou; Kumar (2001, citado por Koski et al., 2008) refere que mais de 90% dos alunos recomendaria a disciplina aos seus amigos; Kumar e Meeden (1998, citado por Koski et al., 2008) acrescentam que o robot serve de incentivo para a aprendizagem porque os alunos querem ver o sucesso da sua invenção; e Klassner (2002, citado por Koski et al., 2008) refere que os alunos aprenderam conceitos fora do currículo, estavam mais confiantes e adquiriam capacidades de avaliar o seu conhecimento. Assim, a
  4. 4. Investigação, Práticas e Contextos em Educação 201358 robótica educativa parece adequar-se aos conteúdos indicados no programa da disciplina de  Aplicações Informáticas B. 2.3 STORYTELLING Rusk e colaboradores (2008) propõem que ao utilizar a robótica educativa em contexto de sala de aula, em vez de se usar abordagens de  design único centradas na resolução de um desafio particular, como por exemplo “faça um robot percorrer uma pista de obstáculos”, tornar-se mais vantajoso utilizar problemas com múltiplas perspetivas de desenvolvimento, associados a um tema específico, onde cada participante pode trabalhar num projeto do seu interesse e personalizá-lo a seu gosto. Mais especificamente, o storytelling per- mite aos alunos criarem os seus próprios problemas, por ser um ato de contar uma história, tendo como finalidade a aquisição, estruturação e transmissão de conhecimento (Allen & Acheson, 2000, citado por Oliveira et al., 2012), uma vez que as histórias divertem, educam e dão identidade cultural, criando o desejo de continuar a aprender (Carvalho, Salles & Guimarães, 2002, citado por Oliveira et al., 2012). Reforçando essa ideia, investigadores do Harvard’s Project Zero (Shotwell, Wolf & Gardner, 1979, citado de Rusk et al., 2008) ao estudar como as crianças interagem com os seus brinquedos, identificaram dois estilos de crianças: crian- ças “patterners” quando o seu maior interesse reside no padrão e na estrutura do brinquedo ou “dramatists” quando preferem brincar fazendo dos brinque- dos jogos de interação social. Uma vez que diferentes alunos são atraídos por diferentes atividades, a robótica em geral é estimulante para as crianças “pat- terners”, no entanto é possível entusiasmar igualmente as crianças “dramatists” propondo cenários de aprendizagem de storytelling (Rusk et al., 2008). 2.4 PROJECT-BASED LEARNING A metodologia de aprendizagem baseada em projetos [PjBL] procura enfati- zar o trabalho em equipa, a resolução de problemas interdisciplinares e a ar- ticulação teoria/prática, através da realização de um projeto que culmina com a apresentação de uma solução/produto final, a partir de uma situação real relacionada com o futuro contexto profissional (Powell & Weenk, 2003; Helle, Tynjälä & Olkinuora, 2006, citados por Carvalho, Lima & Fernandes, 2008). Assim, segundo Lui e Hsiao (2002, citado por Carbonaro, Rex & Chambers, 2004), num ambiente PjBL os alunos trabalham colaborativamente para en- tender e construir soluções possíveis para o problema, podendo o resultado desta colaboração ser entendido como uma solução que poderá ser apresen- tada a uma audiência, por exemplo a comunidade educativa. Essa aborda- gem induz a que os alunos estejam envolvidos num processo de interação, de investigação e de colaboração, construindo o seu próprio conhecimento por aprendizagem ativa (Carbonaro et al., 2004). Esta metodologia de aprendizagem está intrinsecamente ligada ao desen- volvimento de competências técnicas transversais, sendo necessário saber fa- zer, ou seja, aplicar os conhecimentos em contextos práticos (Carvalho et al., 2008). Carvalho e colaboradores (2008) citando Helle et al. (2006), Powell e Weenk (2003) e Lima et al. (2007) referem que algumas das principais com- petências transversais desenvolvidas pelos alunos através desta metodologia de aprendizagem são: gestão de tempo, gestão de projetos, comunicação in- terpessoal e autonomia. Varela e Bedoya Arturo (2006, citado por Carvalho et al., 2008) e Martinez, Mora e Vila (2007, citado por Carvalho et al., 2008)
  5. 5. 59Investigação, Práticas e Contextos em Educação 2013 acrescentam outras competências nomeadamente: criatividade, autonomia, capacidade de tomar decisões com pouca informação, capacidade de resolu- ção de problemas e capacidade de planear, coordenar e organizar. Neste sentido, a nossa proposta consiste na planificação de um projeto para ser aplicado na disciplina Aplicações Informáticas B, que interliga a robótica edu- cativa e o storytelling através de uma metodologia de aprendizagem por projeto. 3. PLANIFICAÇÃO DO PROJETO À semelhança do projeto descrito por Carvalho e Lima (2006) sugerimos que nas primeiras aulas o professor dedique tempo para a apresentação do pro- jeto, criação das equipas de trabalho e formação dos alunos para trabalhar por projetos. De modo a incentivar os alunos ao trabalho colaborativo por projeto, consideramos que esta formação inicial dos alunos deve contemplar os seguintes aspetos:  gestão do projeto, gestão de tempo, gestão de equipas, gestão de conflitos; segundo a metodologia de ensino-aprendizagem Inqui- ry, uma vez que esta envolve os alunos na procura ativa de conhecimento e sensibiliza-os para a natureza investigativa (Novak, 1964). Assim, cada equipa sob perguntas/tópicos orientadoras(es) ficaria responsável por elaborar uma apresentação para a turma sobre um dos aspetos descritos anteriormente. Neste período inicial, para além da necessidade dos alunos compreende- rem os fenómenos do trabalho em equipa, é também importante que conhe- çam as ferramentas para que possam levar a cabo o projeto com relativa efi- ciência (Carvalho & Lima, 2006). Neste sentido, sugere-se a adoção de uma plataforma de gestão de projetos, como por exemplo o Teamlab, acessível a partir do endereço http://www.teamlab.com. 3.1 PROPOSTA DE PROJETO PARA ENSINO-APRENDIZAGEM DE APLICAÇÕES INFOR- MÁTICAS B Na preparação do novo ano letivo, o professor de Aplicações Informáticas B deverá pensar num tema e criar um guião orientador para uma história relacionada com esse tema. Depois de um período inicial em que os alunos aprenderam a trabalhar em equipa propõe-se que as equipas, a partir do guião orientador fornecido pelo professor escrevam a sua história. Seguidamente, cada equipa irá criar uma banda desenhada da sua história, para isso devem usar um software de edição de imagem como por exemplo o Adobe Photoshop (http://www.adobe.com/pt/products/photoshop.html) caso a escola tenha li- cença ou o GIMP que é grátis, estando disponível para download em http:// www.gimp.org/. Face à banda desenhada criada, as equipas devem animá-la através da cria- ção de um vídeo utilizando ferramentas tais como o  Adobe Flash (http://www. adobe.com/pt/products/flash.html) caso a escola tenha licença de utilização ou o Giotto que é grátis, estando disponível para download em http://vecto- rian.com/giotto/. De modo a promover a competição saudável entre as equipas, a turma deve criar um blog conjunto onde disponibiliza a banda desenhada em imagem e ví- deo e onde será promovida uma votação para escolher a melhor história. Este blog será divulgado à comunidade escolar através de QR Codes que estarão afixados nas paredes de toda a escola e que poderão ser criados num site como o http://qrcode.kaywa.com. Após o período de votação, a história vencedora será vivida na unidade de ensino-aprendizagem Introdução à Programação, com recurso à Robótica
  6. 6. Investigação, Práticas e Contextos em Educação 201360 Educativa. Neste sentido, sugerimos a utilização dos robots LEGOâ MINDS- TORMSâ NXT por já terem sido testados com sucesso por diversos autores (Oliveira et al., 2012; Goh & Aris, 2007). Neste sentido, cada equipa irá criar pelo menos um robot para viver a história através do software Lego Digital Builder disponível para download grátis em http://ldd.lego.com/. Face aos computadores disponíveis, cada equipa deverá criar o máximo de robots disponíveis, sendo o ideal um robot digital por aluno. Concluída a construção digital dos robots, cada equipa deverá construir um robot físico necessário à vivência da escola, recorrendo ao kit LEGOâ MINDSTORMSâ NXT. Seguidamente, as di- versas equipas deverão colaborar entre si de modo a criarem um cenário/ maquete onde a história será vivida. Finalizada a construção do cenário, cada equipa deve programar o seu ro- bot para cumprir o objetivo da história, englobando todos os conteúdos pro- gramáticos da unidade de ensino-aprendizagem Introdução à Programação. De seguida, cada equipa deve criar um vídeo com a parte que viveu da história, sendo criado um vídeo final com o desenrolar de toda a história. Uma vez que todas estas atividades são de cariz práticos, salienta-se a necessidade de pro- mover alguns debates, mesas redondas e/ou role-playings  para consolidação de conceitos teóricos. Seria interessante este projeto ser divulgado durante a semana da escola, onde a turma iria propor atividades relacionadas com a história aos partici- pantes, divulgando o projeto desenvolvido nas aulas de Aplicações Informáti- cas B através de projeções dos vídeos criados. 3.2 AVALIAÇÃO DO PROJETO A avaliação do projeto proposta vai de encontro ao trabalho desenvolvido por Carvalho e Lima (2006), que se basearam em Powell (2004). Assim sendo,  a classificação final do aluno distribui-se em dois componentes de peso idêntico: 50% relativos aos produtos finais e 50% correspondentes à classificação resul- tante da avaliação contínua da disciplina. De acordo com Powell (2004), o projeto deve ser classificado fundamental- mente pelo seu resultado final, com base por exemplo num relatório (50%), num protótipo (20%), numa apresentação (10%) e numa discussão final (20%). Para este projeto, consideramos que seria mais adequado agrupar os componentes relatório e protótipo num portfólio reflexivo com um peso de 70% correspondente ao somatório dos dois componentes propostos por Po- well (2004). Assim, a classificação da equipa no projeto resultará da avaliação final do seguinte conjunto de elementos, que constituem o produto final: O portfólio reflexivo da equipa será divulgado no blog da turma e deverá contemplar os seguintes parâmetros:
  7. 7. 61Investigação, Práticas e Contextos em Educação 2013 Estes produtos correspondem ao total desenvolvido para todas as unidades de ensino-aprendizagem contempladas pelo programa, distribuindo-se do se- guinte modo: Unidade de Ensino-Aprendizagem Introdução à Programação: Programação. Unidade de Ensino-Aprendizagem Introdução à Teoria da Interatividade: QR Code Unidade de Ensino-Aprendizagem Conceitos Básicos Multimédia: Banda desenhada Unidade de Ensino-Aprendizagem Utilização dos Sistemas Multimédia: Animações de vídeo (vídeo 1, 2 e 3) Unidade de Ensino-Aprendizagem extra: Criação da história, Criação do blog da turma, Construção robot digital, Construção robot físico e Construção do cenário/maquete. A unidade de ensino-aprendizagem extra resulta da necessidade de de- senvolver produtos que não estão contemplados em nenhuma unidade de ensino-aprendizagem do programa mas que são indispensáveis ao desenvol- vimento do projeto. A apresentação da equipa será elaborada segundo parâmetros estabelecidos pelo docente, e deverá refletir o trabalho desenvolvido. A discussão final suce- derá à apresentação, devendo os alunos defender o seu trabalho e responder a questões dos colegas e do professor. No que respeita à avaliação contínua, cada docente deverá criar uma grelha de avaliação para cada uma das unidades de ensino-aprendizagem da discipli- na e uma grelha final de avaliação da disciplina devendo o peso avaliativo de cada unidade corresponder à carga horária e à quantidade de trabalho exigido para essa unidade. 4. CONCLUSÃO A proposta apresentada ainda não foi testada na íntegra, não sendo possível apresentar evidências da sua aplicabilidade, o que não invalida a  riqueza da mesma. De acordo com Johnson (2002) o robot para além de educacional é “edutainment” (p. 4), sugerindo que o ato de aprender torna-se uma ativida- de divertida prazerosa. Assim, a planificação da proposta  foi pensada  tendo como objetivo fazer aprender de uma forma dinâmica e divertida, usando robots como objeto de aprendizagem na unidade de ensino-aprendizagem de Introdução à Programação e como ferramenta nas restantes unidades, uma vez que os robots tornam-se  o tema de estudo, e não o objeto de estudo em si. Como recomendação propõe-se que este projeto seja aplicado na prática, e que seja publicado o relato da experiência. 5. REFERÊNCIAS Alimisis, D., & Kynigos, C. (2009). Constructionism and Robotics in Education. In D. Alimisis (Ed.), Teacher education on robotics-enhanced constructivist peda- gogical methods (pp. 11-26).Atenas: School of Pedagogical andTech. Education
  8. 8. Investigação, Práticas e Contextos em Educação 201362 Carbonaro, M., Rex, M., & Chambers, J., (2004). Using LEGO Robotics in a Project-Based Learning Environment. Retirado de http://imej.wfu.edu/arti- cles/2004/1/02/index.asp. Carvalho, J., & Lima, R. (2006, Setembro). Organização de um processo de apren- dizagem baseado em projetos interdisciplinares em engenharia.Artigo apresentado no COBENGE 2006, Passo Fundo, Brasil. Carvalho, J., Lima, R., & Fernandes, S. (2008). Aprendizagem em engenharia: projetos e equipas interdisciplinares. Retirado de http://pessoais.dps.uminho. pt/jdac/ensino/Artigo_PIEI.pdf. Decreto-Lei n.º 129/2012. Diário de República – 1ª Série – N.º 129 – 5 de Julho. Ministério da Educação e Ciência. Lisboa. Gaspar, L. (2007). Os robots nas aulas de Informática – Plataformas e Proble- mas.Tese de Mestrado apresentada à Universidade da Madeira, Funchal. Goh, H., & Aris, B. (2007, Setembro). Using Robotic in Education: lessons learned and learning experiences. Artigo apresentado no 1st International Malaysian EducationalTechnology Convention, Skudai, Malásia. Gomes, G. (2012). A robótica educativa no ensino da programação. Tese de Mestrado apresentada à Universidade de Lisboa, Lisboa. Gomes, G., Martinho, J., Bernardo, M., Matos, F., & Abrantes, P. (2012, De- zembro). Dificuldades na aprendizagem da programação no ensino profissional – Perspetiva dos alunos.Artigo apresentado na II Conferência InternacionalTIC e Educação, Lisboa, Portugal. Johnson, J. (2002, Janeiro). Children, robotics and education. Artigo apresentado no 7th international symposium on artificial life and robotics, Oita, Japan. Koski, M., Kurhila, J., & Pasanen, T. (2008, Novembro). Why Using Robots to Teach Computer Science can be SuccessfulTheoretical Reflection to Andragogy and Minimalism. Artigo apresentado no Koli Calling ‘08, Koli, Finlândia. Ministério da Educação e Ciência (2013). Oferta formativa e currículo [On- -Line]. Retirado de http://www.dgidc.min-edu.pt/ensinosecundario. Novak, A. (1964). Scientific Inquiry. Bioscience, 14, 25-28. Oliveira, D., Ferreira, S., Celestino, H., Ferreira, S., & Abrantes, P. (2012, De- zembro). Uma proposta de ensino-aprendizagem de programação utilizando robó- tica educativa e storytelling. Artigo apresentado no II Congresso Internacional TIC e Educação, Lisboa, Portugal. Pinto, M., Dias, P., & João, S. (coord)(2009). Programa de Aplicações Infor- máticas B 12.º ano. Lisboa: Direção-Geral de Inovação e de Desenvolvi- mento Curricular. Powell, P. (2004). Assessment of team-based projects in project-led education. European Journal of Engineering Education, 29(2), 221-230. Prensky, M. (2001). Digital Natives, Digital Immigrants Part 1. Horizon, 9, 1-6. Roldão, M. (2009) Estratégias de Ensino. Vila Nova de Gaia: Fundação Ma- nuel Leão. Rusk, N., Resnick, M., Berg, R., & Pezalla-Granlund, M. (2008). New Pathways into Robotics: Strategies for Broadening Participation, Journal of Science Edu- cation andTechnology, 17(1), 59-69. doi: 10.1007/s10956-007-9082-2. Saeli, M., Perrenet, J., Jochems,W., & Zwaneveld B. (2011).Teaching Program- ming in Secondary School: A Pedagogical Content Knowledge Perspective. Informatics in Education,Vol. 10, No. 1, 73–88. Zilli, S. (2004). A Robótica Educacional no Ensino Fundamental: Perspetivas e Prática. Dissertação de Mestrado apresentada à Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.

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