Ensinar Arduino para uma turma grande: 30 alunos e 10 kits

Ensinar Arduino para uma turma grande funciona sem bagunça desde que tudo tenha um número e todo aluno tenha uma função. Com 30 alunos, 10 kits e nenhum ajudante, divida a turma em grupos de três, dê a cada grupo os papéis de montador do circuito, programador e leitor/conferente e faça o rodízio desses papéis a cada aula. Coloque os kits em caixas numeradas de 1 a 10 e faça com que a placa, o cabo e o computador da caixa 7 também sejam o número 7. Monte estações fixas, em que os grupos começam toda aula na mesma mesa e do mesmo jeito. Por fim, crie uma regra que todos saibam de cor: antes de chamar você, consulte 3 fontes primeiro: as seções de ajuda da página do projeto, o colega de grupo e o grupo vizinho. Com essas cinco peças no lugar, mesmo com 30 alunos você deixa de ser a pessoa que fica caçando LEDs e passa a ter tempo de ensinar de verdade.

Este não é um plano de aula, e sim um guia de gestão da sala e de logística. Qual projeto fazer em cada semana está no plano de robótica e programação de 8 semanas, e como distribuir códigos Premium para os alunos está no post sobre códigos em lote para uma turma. Aqui o assunto são os problemas do dia a dia que aparecem quando você aplica esse plano com 30 alunos: quem mexe em quê, como as peças são contadas, como computadores e cabos USB não viram um nó, o que fazer quando cinco grupos levantam a mão ao mesmo tempo e como liberar as mesas em cinco minutos no fim. Todos os exemplos partem da mesma premissa: 30 alunos, 10 kits com Arduino Uno, uma aula de 40 minutos e um professor sem ajudante.

Primeiro a matemática: por que grupos de três e 10 estações?

Com 30 alunos e 10 kits, a divisão natural é 10 grupos × 3 alunos, e isso é mais do que uma coincidência aritmética. Com duplas você precisaria de 15 kits; em grupos de quatro ou cinco, pelo menos um aluno fica de escanteio e vai embora sem nunca ter tocado na protoboard. Três pessoas correspondem às três tarefas que um circuito exige: uma encaixa as peças, uma coloca o código no computador e faz o upload, e uma lê a página do projeto e confere cada passo. Cada grupo fica em uma estação fixa, e a estação tem o mesmo número da caixa e do computador do grupo. Quando faltam alunos, os grupos não são refeitos: em um grupo de dois, a tarefa de leitor/conferente passa para o programador; em um grupo de quatro, a quarta pessoa vira o responsável pelas peças e assume a contagem da caixa. Assim toda aula começa pelo mesmo mapa, e ninguém pergunta “onde eu sento, o que eu olho?”.

Papéis do grupo: montador do circuito, programador, leitor/conferente

A ideia dos papéis não é separar os alunos, e sim manter as mãos de todos ocupadas. A cena mais comum em uma turma grande é esta: o aluno mais animado toma conta dos fios e do teclado, e os outros dois vão para o celular. Os papéis quebram esse padrão, porque cada um tem uma tarefa que só ele pode fazer e uma tarefa que ele não deve fazer. Você pode imprimir a tabela abaixo em tamanho grande e deixá-la em cada estação, ou transformar os cartões de papel em crachás de cordão.

Faça o rodízio dos papéis a cada aula; depois de três aulas, cada aluno já fez cada papel uma vez. Você não precisa guardar o rodízio de cabeça: escreva os nomes dos alunos no cartão da estação como A, B e C e escreva o número da aula no quadro. Cada aluno descobre o próprio papel pela letra e pelo número da aula. Em projetos de duas etapas (primeiro um LED, depois um botão, por exemplo), você também pode fazer um rodízio no meio da aula; aí o programador monta o circuito na segunda etapa e faz com as próprias mãos as ligações que observou na primeira.

Gestão dos kits: caixas numeradas, cartão de conteúdo e contagem

Em uma turma grande, peça perdida é minuto perdido. Quando um grupo não acha o seu LED, pega um emprestado da caixa ao lado; na aula seguinte, o grupo vizinho cobre o buraco com outra caixa e, três semanas depois, nenhuma caixa está completa e você não sabe onde as coisas sumiram. A solução é simples: cada kit tem a sua caixa, um número grande na tampa e um cartão de conteúdo dentro. O cartão de conteúdo lista o nome da peça, a quantidade e duas caixinhas de marcação vazias (entrada e saída). Se você plastificar o cartão, o conferente marca com um pincel para quadro branco a cada aula e apaga no fim. A lista abaixo é um exemplo de caixa básica que cobre os primeiros projetos grátis com LEDs, botões, um LDR e um buzzer; acrescente ou tire linhas conforme o seu currículo.

Conte duas vezes: na entrada, no começo, e na saída, no fim. A contagem de entrada é tarefa do conferente e não deve levar mais de um minuto; ele dispõe as peças na ordem do cartão, lê as quantidades no cartão e marca a caixinha se estiver tudo lá. A contagem de saída segue a mesma ordem, mas o conferente conta enquanto o montador desmonta o circuito. Os resistores são as peças que mais se misturam; coloque os de 220 Ω e os de 10 kΩ em saquinhos separados ou ponha uma divisória dentro da caixa. Se os alunos não tiverem certeza do valor de um resistor, podem ler as faixas com a ferramenta Código de cores do app e, quando você acrescentar uma nova cor de LED, pode calcular o resistor certo com a ferramenta Resistor para LED. Quando faltar alguma coisa, siga este protocolo sem culpar ninguém:

1. Falta no começo: o conferente anota a peça que falta no cartão e, sem levantar a mão, vai até a mesa de materiais onde está a caixa reserva; pega uma peça e anota “retirado da reserva” na margem do cartão.
2. Falta no fim: o grupo passa dois minutos procurando embaixo da mesa, atrás da protoboard e nos saquinhos. Se não aparecer, o conferente anota a data e o nome da peça no cartão; a peça não é reposta da caixa reserva naquele dia, você repõe depois da aula.
3. Peça quebrada: um LED com o terminal quebrado, um fio com a ponta partida ou uma peça que esquentou não volta para a caixa. Vai para o recipiente com a etiqueta “quebrados” na mesa de materiais; você confere esse recipiente uma vez por semana e completa as caixas.
4. Faltas repetidas: se a mesma caixa ficar incompleta duas aulas seguidas, faça a contagem de fim de aula junto com aquele grupo; na maioria das vezes o problema não é roubo, e sim peças indo parar em outras caixas.

Disposição da sala e logística de computadores e USB

Organize as mesas em 10 ilhas e coloque um número de estação grande em cada uma. Os computadores ficam do lado das tomadas, e a caixa fica na frente dos alunos; o cabo USB deve chegar pela borda da mesa, e não pelo meio, para que o braço do montador não se enrosque nele e puxe a placa para fora da mesa. Deixe um corredor para você circular: você deve conseguir chegar a qualquer estação em poucos passos. A mesa de materiais (caixa reserva, recipiente de peças quebradas, cartões de conteúdo em branco) fica perto da porta, e o quadro de ajuda fica onde todos possam ver. Se você tiver projetor, mostre o esquema do circuito em tamanho grande durante a miniaula; se não tiver, os alunos abrem o mesmo esquema no próprio celular. No lado dos computadores, quase toda confusão vem de uma coisa só: ninguém sabe qual placa está em qual porta. Resolva isso antes da aula com esta organização:

• Regra do número único: caixa 7, placa 7, cabo USB 7 e computador 7. Cole fita crepe na placa e nas duas pontas do cabo e escreva o número; a placa vai sempre no mesmo computador e, se possível, na mesma entrada USB, assim no Windows o número da porta normalmente também continua o mesmo.
• Método tira e põe: se a lista de portas mostrar mais de uma opção, o aluno desconecta a placa, olha a lista Tools > Port (Ferramentas > Porta) da Arduino IDE e conecta a placa de novo; a porta que aparece é a placa dele. Peça que todos façam isso uma vez na primeira aula.
• Teste de instalação antes da aula: antes da aula, confira se a Arduino IDE está instalada em todos os computadores, se o driver necessário para placas clones está instalado e se cada placa já recebeu o Blink uma vez no próprio computador. Para os passos de instalação, veja o post sobre a instalação da Arduino IDE.
• Bibliotecas com antecedência: se o projeto da aula precisar de uma biblioteca, instale-a em todos os computadores antes, e não durante a aula. Os métodos estão no post sobre como instalar bibliotecas no Arduino.
• Pasta pronta: crie na área de trabalho de cada computador uma pasta com o número da aula e coloque nela o código da semana. Os alunos continuam lendo e alterando o código, mas você economiza os cinco minutos perdidos quando 30 pessoas tentam transferir código ao mesmo tempo.

Se não houver um computador por grupo, monte uma estação de upload. Digamos que a sala tenha 5 notebooks: dois grupos dividem um computador; os grupos montam e conferem o circuito na própria mesa, depois levam a placa e o cabo USB até a estação, fazem o upload e voltam. Para manter a fila clara, deixe ao lado do computador um cartão escrito “grupo fazendo upload agora” e não deixe nenhum grupo ficar na estação mais de dois minutos. Se aparecer um erro de upload, o grupo sai da estação, investiga na própria mesa e volta para a fila; assim um grupo travado nunca segura os outros nove.

Rotina de início de aula: 10 minutos no começo, depois 5

1. Na porta (minuto 0–1): ao entrar, os alunos descobrem o próprio papel pelo número da aula no quadro e vão direto para a sua estação.
2. Entrega das caixas (minuto 1–3): os conferentes pegam a caixa numerada na estante de materiais; as caixas ficam em ordem numérica e ninguém pega outra caixa.
3. Contagem de entrada (minuto 3–5): o conferente marca o cartão de conteúdo, o montador dispõe as peças e o programador liga o computador e abre a Arduino IDE.
4. Verificação da conexão (minuto 5–7): o programador conecta o USB e confere se a placa e a porta estão selecionadas corretamente; se a porta não aparecer, o copo de ajuda vai logo para o amarelo.
5. Página do projeto (minuto 7–9): o conferente abre no celular o projeto da semana e compara a lista de Componentes necessários com as peças da caixa.
6. Sinal de pronto (minuto 9–10): o grupo que está pronto coloca o copo verde por cima. Você só vai às mesas que não estão no verde. Depois da terceira aula, essa rotina costuma cair para 5–6 minutos.

Uma fila de ajuda para o professor que está sozinho

O que cansa o professor em uma turma grande não são as perguntas difíceis, mas as mãos levantando ao mesmo tempo e os chamados de “Pode vir aqui?”. Em vez de levantar a mão, dê a cada estação três copos plásticos empilhados (verde, amarelo, vermelho) ou três cartões coloridos em pé na mesa. O grupo coloca por cima a cor que corresponde à sua situação. O sistema de copos faz duas coisas: você vê de relance quais grupos estão travados, e os alunos continuam trabalhando enquanto esperam, em vez de ficar com a mão no ar. O grupo que mostra vermelho também escreve o número da estação no quadro de ajuda; você atende na ordem do quadro, e o grupo que grita ou sai do lugar não fura a fila.

A única condição para o copo vermelho é a regra das 3 fontes antes de mim: o grupo precisa ter consultado três fontes antes de chamar você. A primeira é a página do projeto. No BlueGrays, a aba Entenda o código de cada projeto tem, depois da explicação passo a passo do código, a seção Se precisar de ajuda, que lista os problemas que costumam aparecer naquele projeto; nos projetos grátis essa aba é aberta para todos. A seção Solução de problemas da página do projeto lista o que verificar “se o seu projeto não funcionar” e é liberada com o Premium. A segunda fonte é o colega de grupo: o conferente relê o esquema ligação por ligação enquanto o montador segue cada fio com o dedo. A terceira fonte é o grupo vizinho: olhar o circuito funcionando de um grupo que está no mesmo projeto e já passou pelo mesmo passo muitas vezes revela um LED invertido em segundos. Quando um copo vermelho subir, a sua primeira pergunta deve ser “Quais três fontes vocês consultaram?”; se não houver resposta, o copo volta para o amarelo.

Os alunos monitores são a melhor ajuda do professor que está sozinho. Em toda aula, transforme os dois ou três primeiros alunos que terminarem em monitores e dê a eles um sinal visível (um crachá ou uma braçadeira). O monitor tem uma regra, mãos para trás: ele explica, mostra e faz perguntas, mas nunca toca na protoboard de outro grupo nem digita o código dele. Se você mandar os monitores para os copos amarelos e for você mesmo aos vermelhos, a fila diminui rápido. Não escolha sempre os mesmos alunos; garantir que todos sejam monitores pelo menos uma vez no semestre evita que os rápidos fiquem entediados e que os outros digam “eles vão fazer mesmo”.

Um roteiro de aula de 40 minutos

O ponto mais frágil desse roteiro é o minuto 30: a montagem parece nunca acabar, e a etapa de arrumação desaparece. Para evitar isso, dê um aviso em voz alta de “dois minutos” no minuto 28 e pare no minuto 30, mesmo para os circuitos que ainda não funcionam. O grupo cujo circuito não funciona responde na etapa de verificação “o que tentamos, onde estamos travados agora?”, e isso também faz parte do aprendizado. Se a sua aula tiver 80 minutos, não rode o roteiro duas vezes; faça a preparação e a arrumação uma vez só e divida a montagem no meio em um projeto de duas etapas, ou em uma montagem e uma tarefa extra.

Os 10 problemas mais comuns em sala de aula e soluções de 1 minuto

Quem termina rápido e quem trava: duas velocidades na mesma sala

• Tarefas Experimente você mesmo: no BlueGrays, a aba Entenda o código termina com a seção Experimente você mesmo; cada tarefa vem com as opções Dica e Ver solução. O grupo que terminou anota a previsão no papel antes de resolver a tarefa, depois muda o código, faz o upload e compara o resultado com a previsão. Explicamos em detalhe como encarar essas tarefas no post sobre o Entenda o código.
• Um passo além: o grupo que termina o LED piscante pode passar para o Semáforo com a mesma caixa, e o grupo que termina o Ligar e desligar um LED com botão pode passar para o Uso do buzzer. A caixa tem peças suficientes para esses projetos, então ninguém precisa ir à mesa de materiais.
• Próximo projeto com a Busca de projetos: os alunos podem responder a 3 perguntas na Busca de projetos do app para encontrar um próximo projeto que combine com os interesses deles. Como funciona está no post sobre qual projeto Arduino fazer.
• Monitoria: um integrante do grupo que terminou vira aluno monitor naquela aula; explicar é o melhor teste para saber se alguém entendeu mesmo um circuito.

Tenha um meio circuito pronto para os grupos travados. Antes da aula, monte a parte da protoboard do projeto da semana (por exemplo, o LED e o resistor) na protoboard da caixa reserva. O grupo que ainda está no vermelho no minuto 20 e não acha o erro no próprio circuito deixa a sua protoboard de lado, liga a protoboard pronta à placa com dois fios e carrega o código. Quando o circuito funciona, a tarefa do grupo não acabou: ele coloca as duas protoboards lado a lado e encontra a diferença. Assim o grupo travado termina a aula com um circuito funcionando e descobre o erro sozinho. Em projetos com sensor, como Luz noturna com LDR, você pode usar o mesmo método para a parte do circuito com o sensor.

Usando o app em uma turma grande: cada um na sua tela

Em uma turma grande, é difícil 30 pessoas enxergarem ao mesmo tempo um esquema desenhado no quadro. É aqui que o BlueGrays ajuda: cada aluno, ou pelo menos o conferente de cada grupo, abre o projeto no próprio celular. O Esquema do circuito pode ser ampliado, então até um aluno da última fileira lê os números dos pinos de perto; com Salvar na galeria, o esquema fica salvo no celular e abre mesmo quando a internet está fraca. O modo Vamos montar juntos divide o projeto em etapas (preparar as peças, montar o circuito, carregar o código, executar e testar) e, nesse modo, a tela fica ligada, então um celular deixado na mesa não apaga. No fim da aula, cada aluno que mostra um circuito funcionando marca o projeto com Eu fiz, e você vê essa marcação na tela do celular durante a sua ronda. Vale ser honesto aqui: o BlueGrays não tem um painel de turma; você não consegue ver em uma lista a distância quais projetos os seus alunos terminaram, então a verificação é feita na mesa. Como esquemas de circuito, código, blocos e Entenda o código estão liberados em 60 projetos grátis (20 por plataforma), ninguém precisa de Premium nas primeiras semanas; se você continuar com projetos Premium, os Pacotes para educadores permitem que a turma toda abra os mesmos projetos.

Regras de segurança e de arrumação

• USB desconectado durante as ligações: o USB fica desconectado enquanto o montador faz as ligações; o programador só conecta quando ouvir “ligações prontas”.
• Só os 5 V do USB: nas primeiras aulas, nada de pilhas, adaptadores ou qualquer coisa que vá na tomada; o pino 5V nunca é ligado direto no GND.
• Peça quente = parar: se uma peça esquentar ou houver cheiro, desconecte primeiro o USB e depois vire o copo para o vermelho. A peça quente vai para o recipiente de peças quebradas.
• Mesas organizadas: nada de comida ou bebida nas estações, as mochilas ficam embaixo das mesas e o cabo USB nunca fica pendurado no corredor.
• Nenhuma ligação nova nos últimos 5 minutos: quando começa a arrumação, ninguém encaixa fio novo; um circuito que vai continuar na próxima aula não é desmontado, a protoboard vai para a caixa e o cartão recebe uma anotação: “Caixa 7, circuito continua”.
• Ordem de devolução: desconecte o USB, enrole o cabo, conte as peças, marque o cartão, feche a caixa e coloque-a na estante em ordem numérica. Ninguém sai até a última caixa estar na estante.

Essa organização pode parecer pesada nas duas primeiras aulas; depois da terceira, vira rotina e libera a maior parte da aula para ensinar de verdade. Você não precisa montar tudo de uma vez: comece pelas caixas numeradas e pelos papéis e acrescente os copos na segunda semana. Se quiser que os alunos abram o projeto da semana no próprio celular e deem zoom no esquema, baixe o BlueGrays e teste você mesmo alguns projetos grátis antes da aula; saber onde fica cada seção quando você entra na sala são os primeiros cinco minutos que você ganha em uma aula cheia.