Integração de robótica e guindaste como ferramentas pedagógicas para o ensino de Ciências do ensino fundamental II abordando os conceitos de máquinas simples

Abstract

O ensino de Ciências apresenta como desafio tornar os conteúdos científicos mais próximos da realidade dos estudantes, superando a abordagem tradicional centrada na memorização. Nesse contexto, a robótica educacional surge como um recurso inovador, capaz de integrar teoria e prática, favorecer a aprendizagem significativa e estimular a participação ativa dos alunos. Este trabalho teve como objetivo investigar de que forma a construção de um guindaste e a utilização de simuladores digitais, aliados à robótica, podem atuar como ferramentas pedagógicas no ensino dos conceitos de máquinas simples, com ênfase no equilíbrio de forças. A fundamentação teórica apoiou-se principalmente na Teoria Construtivista de Piaget e na Teoria da Aprendizagem Significativa Crítica de Marco Antônio Moreira, que orientaram a elaboração de uma sequência didática voltada para o desenvolvimento cognitivo, afetivo, social e cultural dos estudantes. A sequência didática foi aplicada de forma presencial na Escola Municipal de Educação Básica Ângelo De Luca, localizada em Criciúma ? SC, com 28 alunos da turma de 7º ano do Ensino Fundamental II, envolvendo atividades de montagem de protótipos (alavancas, roldanas e guindaste funcional) e o uso do simulador PhET Colorado, com vistas a explorar os princípios de torque, equilíbrio e vantagem mecânica. Os resultados evidenciaram avanços significativos na compreensão dos conceitos de máquinas simples. A comparação entre o questionário diagnóstico inicial e final demonstrou maior precisão nas explicações e no uso consistente de termos científicos como ?força?, ?equilíbrio? e ?ponto de apoio?. Ainda que persistem dificuldades relacionadas a conceitos mais abstratos, como atrito e formalização da vantagem mecânica, os alunos foram capazes de transitar do senso comum para uma compreensão mais estruturada e próxima da linguagem científica. Outro aspecto relevante foi o fortalecimento da aprendizagem colaborativa, o trabalho em grupo estimulou a troca de ideias, a cooperação e o pensamento crítico, ampliando não apenas a apropriação dos conteúdos, mas também o desenvolvimento de habilidades socioemocionais. Conclui-se que a robótica educacional, quando integrada ao currículo e fundamentada em referenciais teóricos consistentes, constitui uma estratégia potente para promover a aprendizagem significativa crítica, fortalecer o protagonismo dos estudantes e aproximar o ensino de Ciências da realidade cotidiana.

Abstract: Science teaching faces the challenge of making scientific content more meaningful and connected to students? everyday lives, overcoming the traditional approach centered on memorization. In this context, educational robotics emerges as an innovative resource, capable of integrating theory and practice, fostering meaningful learning, and encouraging active student participation. This study aimed to investigate how the construction of a crane and the use of digital simulators, combined with robotics, can serve as pedagogical tools for teaching the concepts of simple machines, with emphasis on force equilibrium. The theoretical framework was mainly based on Piaget?s Constructivist Theory and Marco Antônio Moreira?s Theory of Critical Meaningful Learning, which guided the design of a didactic sequence focused on students? cognitive, affective, social, and cultural development. The didactic sequence was implemented in person at the Municipal Basic Education School Ângelo De Luca, located in Criciúma ? SC, with a 7th-grade class of 28 students. The activities included building prototypes (levers, pulleys, and a functional crane) and using the PhET Colorado simulator to explore principles of torque, equilibrium, and mechanical advantage. The results revealed significant advances in students? understanding of simple machine concepts. The comparison between the initial and final diagnostic questionnaires showed greater precision in explanations and consistent use of scientific terms such as ?force,? ?equilibrium,? and ?fulcrum.? Although difficulties persisted in abstract concepts such as friction and the formalization of mechanical advantage, students were able to move from common-sense reasoning to a more structured understanding closer to scientific language. Another relevant aspect was the strengthening of collaborative learning: group work stimulated idea exchange, cooperation, and critical thinking, contributing not only to content appropriation but also to the development of socio-emotional skills. It is concluded that educational robotics, when integrated into the curriculum and supported by consistent theoretical references, constitutes a powerful strategy to promote critical meaningful learning, enhance student protagonism, and bring Science teaching closer to real-life contexts.