Atividades de aquecimento para aulas de programação: 15 ideias prontas para Arduino

As melhores atividades de aquecimento para aulas de programação são tarefas curtas, de 5–10 minutos, que se ligam diretamente ao tema do dia, não exigem preparo e fazem todo mundo na sala participar ao mesmo tempo. Numa aula de Arduino, isso pode ser prever o que quatro linhas de código no quadro vão fazer, encenar setup() e loop() com os alunos, ler as faixas de cor de um resistor ou encontrar um bug de uma linha só. O objetivo do aquecimento não é entreter: ele reúne a atenção dispersa e cria uma ponte para a pergunta central da aula. No dia em que vocês montam um semáforo, pergunte “por que a luz amarela fica acesa só por um instante?”; numa aula de botão, jogue o jogo do para e vai; numa aula de LDR, peça que adivinhem o valor do sensor.

Este post é um banco de atividades. Primeiro vem uma tabela com o tempo, o material, as regras e o conceito-alvo de 15 atividades de aquecimento; depois, um exemplo concreto de cada uma, uma tabela que mostra qual aquecimento combina com o tema de cada semana, formas de fazer o aquecimento com o app BlueGrays no projetor, versões para aulas remotas e um plano de aquecimento de 8 semanas que você pode copiar e usar. Os exemplos consideram uma aula de Arduino Uno de 40 minutos com 24 alunos, e todos funcionam com um quadro, um projetor ou algumas folhas de papel. Para a ordem semanal dos temas, veja o plano de 8 semanas de robótica e programação, e para manter alunos de níveis diferentes na mesma aula, veja o post sobre turmas com níveis variados.

Como escolher um aquecimento: quatro princípios

Imagine que 24 alunos voltam do intervalo e entram na sala de forma dispersa: metade ainda está falando da aula anterior, alguns não veem a hora de abrir a caixa do kit e um está olhando o celular. A atividade dos primeiros 10 minutos precisa direcionar essa energia para o tema da aula. Escolha cada aquecimento com base nos quatro critérios abaixo; se uma atividade não atende a algum deles, ela funciona melhor no fim da aula ou no horário do clube do que no começo.

• Ligado ao tema: O aquecimento deve ser uma pequena prévia de um conceito que a aula vai trabalhar. No dia de botões e if/else, jogue o para e vai; no dia de laços for, faça a dança do laço. Uma charada sem relação com o tema acorda a turma, mas, quando a aula começa, você volta a explicar tudo do zero.
• 5–10 minutos: Ligue um cronômetro e mostre o tempo restante também para os alunos. Numa aula de 40 minutos, um aquecimento que passa de 10 minutos rouba tempo da montagem e do teste do circuito; um aquecimento de 3 minutos, muitas vezes, parece só uma chamada.
• Todo mundo participa: Uma atividade em que um aluno responde no quadro enquanto os outros 23 assistem não é aquecimento. Escolha um formato em que todos escrevem algo, apontam com o dedo ou se levantam: papel de palpite, miniquadro branco, sinais com a mão, conversa em duplas.
• Sem preparo, ou no máximo dois minutos: A maioria das atividades deste banco precisa só de algumas linhas no quadro ou de uma única tela no projetor. Imprima uma vez as que precisam de cartões ou desenhos e reutilize o ano inteiro.

Termine cada aquecimento com uma frase-ponte: “Vocês acabaram de ler delay(300) como 0,3 segundo; hoje vocês mesmos vão mudar esse número.” Essa frase liga o aquecimento ao resto da aula e mostra aos alunos por que jogaram aquele jogo. Não dê nota aos aquecimentos: um palpite errado é o dado mais valioso que um aquecimento oferece. Você vê quem está travado em qual conceito e, quando a aula começa, vai primeiro à mesa desse aluno. Anotar os erros do aquecimento num canto do quadro também facilita escolher a pergunta de saída no fim da aula.

15 atividades de aquecimento: um banco pronto

Os tempos da tabela são para uma turma de 24 alunos. Onde a coluna de material diz “nenhum”, basta um quadro e uma caneta; onde diz “projetor”, é suficiente espelhar seu celular ou tablet no projetor, e os alunos não precisam abrir o celular. A última coluna mostra qual conceito do dia a atividade prepara. Nas quatro seções seguintes, as atividades estão agrupadas por tipo e cada uma é explicada com um exemplo concreto.

Aquecimentos de leitura de código: palpite, bugs e uma palavra

Adivinhe: o que este código faz? é o que exige menos preparo e dá mais retorno, porque o material já está pronto. No BlueGrays, a aba Entenda o código de cada projeto divide o código em trechos na seção Passo a passo e coloca uma explicação embaixo de cada um. No projeto grátis Semáforo, por exemplo, um passo tem quatro linhas: LOW nos pinos 2 e 4, HIGH no pino 3 e depois delay(300). Escreva esse trecho no quadro, ou dê zoom no projetor para que só o código apareça, e pergunte: “Qual LED acende, e por quantos segundos?” Depois que todos escreverem uma resposta, leiam a explicação juntos; ela diz que a luz amarela fica acesa só 0,3 segundo e que semáforos de verdade a deixam acesa por mais tempo. A frase-ponte vem sozinha: “Hoje vamos mudar esse tempo.” A tarefa Tente você mesmo do mesmo projeto pede que o amarelo depois do verde dure 1,5 segundo, então o aquecimento vira a primeira tarefa da aula.

Para Encontre o bug, escreva uma linha no quadro e mantenha-a curta para que todos consigam lê-la em 30 segundos. Trinta segundos de reflexão em silêncio e depois todos apontam o erro ao mesmo tempo, com o dedo ou marcando no papel. Não dê a resposta você: peça a um aluno que encontrou o bug que preveja qual mensagem o Arduino IDE vai mostrar. As cinco linhas abaixo estão entre os erros mais comuns em aulas para iniciantes, cada uma com o que vai acontecer. Reunimos como os erros de compilação aparecem na tela no post sobre exit status 1.

• digitalWrite(13, HIGH) não tem ponto e vírgula no final: o compilador geralmente aponta o erro na linha seguinte, o que leva o aluno para a linha errada.
• digitalwrite(13, HIGH); está escrito com w minúsculo: o Arduino diferencia maiúsculas de minúsculas e aparece "'digitalwrite' was not declared in this scope".
• if (value = 50) usa um único sinal de igual: o código compila, mas 50 é atribuído a value e a condição é considerada verdadeira toda vez; uma comparação precisa de ==.
• for (int i = 0; i < 6; i++); tem um ponto e vírgula depois do parêntese: o corpo do laço fica vazio e, como i é usado dentro das chaves abaixo, o compilador diz "'i' was not declared in this scope".
• if (analogRead(A0) > 1100) nunca é verdadeiro: no Arduino Uno, analogRead() retorna no máximo 1023. O código compila, mas o LED nunca acende, o que faz dele o tipo de bug mais traiçoeiro.

millis em uma palavra revela o modelo mental que os alunos têm antes de uma aula de temporização. Dê um post-it a cada um e diga: “Escreva a primeira palavra que vem à cabeça quando você ouve millis().” As palavras geralmente se dividem em três grupos: as que vão na direção certa, como “relógio”, “cronômetro” ou “contador”; as que confundem millis() com delay(), como “esperar” ou “pausa”; e “não sei”. Junte os post-its no quadro nesses três grupos e amarre tudo numa frase: millis() diz quantos milissegundos se passaram desde que a placa foi ligada, e não para a placa. Os detalhes estão no post sobre millis() e delay(). Pergunta de saída ao contrário é uma revisão da última aula: escreva no quadro a resposta da pergunta de saída da aula anterior, por exemplo “Quanto maior o limite, menos escuro precisa estar para o LED acender”, e pergunte: “Qual era a pergunta?” Reconstruir a pergunta traz de volta o conceito da semana passada e, quando surge mais de uma pergunta correta, você ganha uma discussão curta e útil.

Aquecimentos com movimento: Arduino humano, para e vai e a dança do laço

Arduino humano mostra como um programa roda, sem tela, já na primeira aula. Prepare cinco cartões: “setup: deixe o pino 9 como saída”, “loop 1: escreva HIGH no pino 9”, “loop 2: conte até 3 em silêncio”, “loop 3: escreva LOW no pino 9”, “loop 4: conte até 3 em silêncio”. Um aluno é o Arduino e lê os cartões em voz alta, outro é o LED no pino 9: mão para cima no HIGH, mão para baixo no LOW. O Arduino lê o cartão de setup uma vez e o deixa de lado, mas lê os cartões de loop em ordem, de novo e de novo. Depois de três rodadas, pergunte: “Por que o cartão de setup não foi lido de novo?” Então tire os dois cartões de “conte até 3”. O aluno LED precisa levantar e abaixar a mão tão rápido que a turma começa a rir, e esse é o jeito mais fácil de explicar por que, sem uma espera, o LED parece fraco e aceso direto em vez de piscar. Os cartões correspondem linha a linha ao código do projeto grátis LED piscante; acrescente um segundo aluno LED em outro pino e a atividade vira uma ponte para o projeto Dois LEDs piscando alternadamente.

Jogo do sinal para e vai é um ensaio físico do if/else. Escreva no quadro: “Se a mão do professor estiver levantada, fique em pé; senão, sente.” As duas primeiras rodadas são fáceis. Na terceira, mude a regra para “se a mão estiver levantada e segurando uma caneta vermelha” e, na quarta, mude o ramo else: “senão, levante a mão direita”. Cada movimento errado mostra que a condição ou o ramo else foi mal interpretado. Termine dizendo que eles vão ver a mesma estrutura na linha if (digitalRead(13) == HIGH) na aula de botão; essa linha é exatamente a condição do projeto grátis Controle de LED com botão (momentâneo). Dança do laço é para laços for: escreva for (int i = 0; i < 4; i++) no quadro, a turma bate palma uma vez por rodada e fala em voz alta o valor de i: 0, 1, 2, 3. Depois escreva i <= 4 no lugar de i < 4 e pergunte: “Quantas palmas?” Em seguida, i = i + 2 no lugar de i++. Essas duas mudanças antecipam o clássico erro de “um a mais” com arrays. Quando vocês passarem para o laço for de seis LEDs do projeto Sequencial de LEDs, os próprios alunos explicam por que está escrito i < 6: o array tem seis elementos, numerados de 0 a 5.

Aquecimentos de circuito e cálculo: código de cores, Ohm, pinos, esquemas, sensores

Corrida do código de cores é o jeito mais rápido de apresentar os resistores dos kits. Dê cinco resistores a cada dupla ou escreva cinco sequências de cores no quadro: vermelho-vermelho-marrom (220 Ω), laranja-laranja-marrom (330 Ω), marrom-preto-vermelho (1 kΩ), amarelo-violeta-vermelho (4,7 kΩ) e marrom-preto-laranja (10 kΩ). As duplas escrevem os valores em 3 minutos e depois vocês conferem juntos no projetor com a ferramenta grátis Código de cores: o valor aparece conforme você escolhe as faixas. O segredo da corrida é o sentido de leitura; a quarta faixa geralmente é dourada e a leitura começa pela ponta oposta. Se você fizer esse aquecimento antes da primeira aula de circuito, a troca entre 220 Ω e 10 kΩ, e o LED que fica apagado ou brilha muito fraco por causa disso, praticamente desaparece.

Para o triângulo de Ohm, desenhe um triângulo no quadro com V no topo e I e R nos cantos de baixo. A letra que você cobre com o dedo é a grandeza que você procura: cubra R e sobra V dividido por I. Depois faça três perguntas. Quantos miliampères passam por um resistor de 250 Ω numa alimentação de 5 V? (20 mA.) Se você quer 30 mA de uma bateria de 9 V, de qual resistor precisa? (300 Ω.) A última pergunta se liga à aula: num pino de 5 V, com um LED vermelho que tem queda de cerca de 2 V e 20 mA desejados, o resistor é (5 − 2) / 0,02 = 150 Ω; se o kit não tem 150 Ω, use o valor seguinte, 220 Ω, e a corrente cai para cerca de 14 mA, o que ainda acende bem o LED. Confira os resultados com as ferramentas grátis Lei de Ohm e Resistor para LED. Se quiser dedicar uma aula inteira à lei de Ohm, o post atividade de lei de Ohm para a sala de aula traz um plano pronto. Caça aos pinos apresenta a placa antes de passar para a protoboard: “Mostre um pino PWM” (3, 5, 6, 9, 10 e 11, marcados com ~ no Uno), “mostre uma entrada analógica” (A0–A5), “mostre os dois pinos que conversam com o computador” (0 e 1, RX e TX), “mostre o GND”. A cada comando, as duplas apontam o pino na placa enquanto você circula entre as carteiras e confere. A placa inteira é explicada no post sobre a pinagem do Arduino Uno.

Esquema errado transforma a leitura de circuitos num jogo. Desenhe um circuito de LED com três erros propositais: o LED está invertido (a perna curta vai para o pino), não há resistor nenhum e o LED está no pino 9, enquanto o código que você escreveu embaixo acende o pino 13. As duplas circulam os erros e escrevem a correção ao lado de cada um; uma dupla que encontra os três vem ao quadro e explica um deles. O terceiro erro é o mais valioso, porque mostra que o circuito e o código precisam combinar. Para turmas que ainda não conhecem os símbolos de esquema, veja primeiro o post como ler esquemas de circuito. Palpite do sensor prepara para a leitura analógica. Monte o circuito do projeto grátis Medição da intensidade da luz com LDR na sua mesa antes da aula; o código mostra o valor do LDR no Monitor Serial a cada meio segundo. Com a tela escondida, peça palpites para três situações: a luz normal da sala, o LDR coberto pela mão e a lanterna do celular segurada bem perto. Os palpites devem ficar entre 0 e 1023; um aluno que não conhece essa faixa escreve 5000 ou -20, e aparece exatamente o que ele precisa aprender. Neste circuito, o LDR fica do lado do 5 V, então o valor sobe com mais luz; como os números exatos dependem da sala, ganham as duplas que colocam os três palpites na ordem certa.

Aquecimentos com o app e de compartilhamento: pergunta do dia, dos blocos ao código, miniapresentações

O aquecimento da pergunta do dia usa a seção Perguntas do dia do BlueGrays. Uma nova rodada de 5 perguntas chega todos os dias às 00:00, escolhidas entre dez tipos, como conceito, saída do código, encontrar erro, circuito, cálculo e blocos. Espelhe seu celular no projetor, abra a próxima pergunta da rodada e leia para a turma. Todos pensam por 30 segundos e depois mostram a escolha com os dedos ao mesmo tempo: um dedo A, dois dedos B, três C, quatro D. Você marca a resposta da maioria e o app mostra na hora a opção correta com uma explicação curta. Se aparecer um cartão Esta pergunta vem do projeto embaixo da pergunta, abra o projeto e encontrem juntos, no código real, a linha da pergunta; o link Cartão do tema leva o assunto ao cartão correspondente do Guia de código. Como a rodada tem 5 perguntas por dia, cinco turmas diferentes podem receber uma pergunta cada no mesmo dia. As perguntas são escolhidas pelo nível da sua conta, então às vezes ficam acima do nível da turma; nesse caso, eliminar as opções juntos também é um bom aquecimento. A seção é explicada em detalhes no post sobre as Perguntas do dia.

Para Dos blocos ao código, abra o projeto grátis LED piscante e ative Ver em blocos na seção de código; os blocos do mesmo programa aparecem no lugar do código. Enquanto os blocos estão projetados, as duplas escrevem o mesmo programa em C++ no papel: “configuração (uma vez)” vira setup(), “configurar pino 9 como SAÍDA” vira pinMode(9, OUTPUT) e “aguardar 100 ms” vira delay(100). Depois de 5 minutos, desative a chave, mostre o código real e deixe cada dupla comparar sua folha linha por linha. As diferenças mais comuns são pontos e vírgulas e letras maiúsculas, e essas diferenças são o caminho mais curto para a parte de escrever código do dia. Com turmas que já viram os blocos, faça o contrário: mostre o código e peça que adivinhem os blocos. A lista completa de equivalências entre blocos e código está na tabela dos blocos ao C++. Miniapresentação: meu projeto da última aula funciona muito bem nas semanas de projeto: três alunos apresentam o circuito que montaram na aula anterior, ou o projeto no celular, em 2 minutos cada. A regra é simples: o que eu fiz, o que eu mudei, onde travei. A turma faz uma pergunta depois de cada apresentação. Escolha quem vai apresentar no fim da aula anterior para que possam se preparar; em 9 minutos você faz uma revisão e os alunos mais tímidos têm uma experiência curta e segura de falar na frente da turma.

Qual aquecimento para qual tema? Uma tabela de correspondência

A tabela abaixo lista os temas mais comuns de um semestre de Arduino para iniciantes e sugere um aquecimento principal e um reserva para cada um. A coluna reserva ajuda quando você dedica uma segunda aula ao mesmo tema ou quando o aquecimento principal não funciona com uma turma específica. A pergunta-ponte é a última frase do aquecimento; a resposta aparece na primeira tarefa da aula. Todos os projetos da tabela são grátis no BlueGrays, com esquema do circuito, código e Entenda o código.

Aquecimentos com o BlueGrays: dicas para o projetor

• Perguntas do dia: Você chega lá pela seção Lições da aba Aprender, na parte de baixo da tela; a rodada se renova todos os dias e é grátis. Numa aula de Arduino, ajuste a preferência de linguagem do código nas perguntas para Arduino, para que nenhum código MicroPython apareça na rodada. Se quiser mais perguntas no mesmo dia, a opção é Praticar, mas Praticar é um recurso Premium.
• Passos do Entenda o código: Liberados nos projetos grátis. O resumo O que este código faz? é um jogo de adivinhação de uma frase, a seção Passo a passo é um palpite trecho por trecho, Se precisar de ajuda é uma pergunta do tipo “por que esse sintoma aconteceria?”, e a tarefa Tente você mesmo é material pronto para passar do aquecimento para a aula. A estrutura da seção é explicada no post sobre o Entenda o código.
• Ferramentas grátis: 7 das 18 ferramentas em Ferramentas de eletrônica são grátis: Código de cores, Código SMD, Lei de Ohm, Resistor para LED, Código do capacitor, Código do indutor e Tensões dos LEDs. Elas são tudo de que você precisa para a corrida do código de cores e o triângulo de Ohm. Todas as ferramentas são apresentadas no post sobre a calculadora de eletrônica.
• Ver em blocos: Nos projetos com visualização em blocos, é a chave na seção de código; enquanto está ativada, a aba Entenda o código vira Entenda os blocos. Os blocos são para leitura: não dá para montar blocos no app e eles não são carregados na placa, que é exatamente o que você quer para o aquecimento dos blocos ao código. O filtro da lista de projetos pode mostrar só os projetos com blocos.
• Configuração do projetor: Conecte o celular por cabo ou por espelhamento de tela sem fio, aumente o brilho e dê zoom nos trechos de código para que as fileiras do fundo consigam ler. Deixe a tela que você vai usar no aquecimento aberta durante o intervalo, para não perder o primeiro minuto da aula em menus.

Aquecimentos para aulas remotas ou online

Os aquecimentos importam ainda mais online, porque você não consegue ver se um aluno com a câmera desligada realmente começou a aula. A maioria das atividades funciona a distância com pequenas mudanças; a regra básica continua sendo que todos respondem ao mesmo tempo. Use o chat, mas diga “digite sua resposta e aperte Enter quando eu disser ‘agora’”, para que ninguém copie a primeira resposta que aparecer. Para o resto de uma aula online (configuração, pedir aos alunos fotos nítidas do circuito, gerenciar grupos), veja o post sobre aulas de Arduino online.

Um plano de aquecimento de 8 semanas para copiar

O plano foi pensado para um semestre de 8 semanas para iniciantes em que cada semana se apoia num projeto grátis. Cada linha traz o tema da semana, o aquecimento principal e sua duração, um aquecimento reserva, o preparo antes da aula e a pergunta-ponte que encerra o aquecimento. Copie a tabela para o seu planejamento; se seus temas forem diferentes, escolha um novo aquecimento na tabela de correspondência. O checklist abaixo foi escrito para ser repassado em dois minutos antes de cada aula.

• O nome e a duração do aquecimento estão escritos num canto do quadro, com o cronômetro pronto.
• A tela do projetor (passo do Entenda o código, Perguntas do dia, Ver em blocos ou uma ferramenta) está aberta antes da aula.
• Cartões, caixas de resistores ou post-its estão na mesa perto da porta.
• Está claro como todos vão responder ao mesmo tempo: dedos, papel, miniquadro branco ou chat.
• A pergunta-ponte está anotada e ligada à primeira tarefa da aula.
• Uma folhinha está pronta para anotar os alunos que travaram no aquecimento; a primeira rodada começa pelas mesas deles.
• Quando o tempo acabar, qualquer pergunta que ficou pela metade passa para a pergunta de saída.

Depois de imprimir o banco de aquecimentos, você não precisa preparar nada novo pelo resto do ano: a cada semana, escolhe uma linha da tabela de correspondência e escreve a pergunta-ponte no quadro. Com o tempo, você vai ver quais aquecimentos funcionam na sua turma e ampliar a tabela com suas próprias anotações. Você pode abrir no app BlueGrays, antes da aula, os projetos grátis, os passos do Entenda o código e as ferramentas usados nos aquecimentos adivinhe, dos blocos ao código e pergunta do dia, e deixá-los prontos para o projetor.