Plano de aula com Raspberry Pi Pico: 6 semanas de MicroPython na sala de aula

Se você procura um plano de aula com Raspberry Pi Pico, aqui vai a resposta curta: 6 semanas, uma aula de 40 minutos por semana, alunos em duplas e um único conceito novo de MicroPython a cada semana. Na semana 1, os alunos acendem o LED integrado com uma linha no REPL do Thonny; depois vêm variáveis e temporização, funções, botões e condições, som e um sensor de distância com PWM e, na última semana, um piano de cinco botões feito com uma lista e um laço for. O projeto de cada semana é grátis no BlueGrays, com esquema do circuito, lista de peças e código, então os alunos não precisam de Premium. O plano usa o Raspberry Pi Pico ou o Pico W com o Thonny e foi escrito para alunos do ensino fundamental II e do ensino médio que nunca escreveram código.

Primeiro vemos por que o Pico e o MicroPython funcionam tão bem na sala de aula, depois a preparação antes da primeira aula: o arquivo UF2 do MicroPython, o botão BOOTSEL, a escolha do interpretador no Thonny e os cuidados com os computadores da escola. Em seguida vem o plano semana a semana, com o equivalente em Arduino C++ de cada conceito, uma lista de material para uma turma de 24, uma aula de exemplo minuto a minuto, três exemplos curtos de código, uma tabela de avaliação e soluções para os problemas que mais aparecem na aula. Tratamos da versão de 8 semanas dessa abordagem com Arduino e blocos no plano de aula de programação em blocos; este plano não a repete e é para turmas que querem começar direto com código em texto ou passar para o Python depois dos blocos.

Por que o Raspberry Pi Pico e o MicroPython?

O Pico é uma pequena placa microcontroladora feita pela Raspberry Pi em torno do seu próprio chip RP2040. Ele não é um computador; como um Arduino, roda um único programa sem parar. Ele tem três pontos fortes na sala de aula. O primeiro é o MicroPython, uma versão enxuta do Python para microcontroladores. Ele é fácil de ler e não tem ponto e vírgula nem chaves, então alunos que já viram Python na aula de informática usam a mesma linguagem para controlar um LED ou um buzzer. O segundo é que não há compilação: no momento em que você aperta Executar no Thonny, o código roda na placa, e você não espera uma compilação e um carregamento a cada pequena mudança. Em uma aula de 40 minutos, isso significa muito mais tentativas no mesmo tempo. O terceiro é o REPL: digite uma única linha no Shell do Thonny, aperte Enter, e a placa a executa na hora. Quando um aluno digita led.on() e o LED acende, ele entende em cinco minutos que programar é dar comandos à placa. O preço baixo e o fato de a placa encaixar direto na protoboard também tornam as duplas realistas. Quando o Arduino é a escolha mais fácil? Com alunos mais novos, que acabaram de aprender a ler, ou se a maior parte do seu kit for de módulos de 5 V, começar com o Arduino e com blocos traz menos surpresas. Para as especificações da placa e a pinagem, veja o que é o Raspberry Pi Pico.

Antes da primeira aula: MicroPython e Thonny

1. Conheça a sua placa: o Pico, o Pico W, o Pico 2 e o Pico 2 W precisam, cada um, de um arquivo MicroPython diferente. Confira o que está impresso na placa e baixe na página oficial de download do MicroPython o arquivo .uf2 mais recente para exatamente essa placa. Com o arquivo errado, a placa não inicia ou o Wi-Fi não funciona.
2. Conecte segurando o BOOTSEL: segure o botão branco BOOTSEL ao lado da porta USB enquanto liga o cabo no computador e depois solte. Aparece no computador uma unidade chamada RPI-RP2 (no Pico 2 ela se chama RP2350).
3. Copie o arquivo UF2: arraste o arquivo .uf2 para essa unidade. A placa reinicia em poucos segundos e a unidade some; isso não é erro, significa que o MicroPython foi instalado. O MicroPython fica na placa, então você não o reinstala a cada aula.
4. Escolha o interpretador no Thonny: em Ferramentas > Opções > Interpretador, selecione “MicroPython (Raspberry Pi Pico)” e deixe a porta em detecção automática. Você pode fazer a mesma escolha clicando no canto inferior direito da janela do Thonny.
5. Teste a conexão: você deve ver o prompt >>> no Shell embaixo. Digite print("hello") e aperte Enter; se vier uma resposta, a placa está pronta para a aula.

Não deixe a instalação nos computadores da escola para a própria aula; converse com a equipe de informática com uma semana de antecedência. O Thonny roda no Windows, no macOS e no Linux e vem com o próprio Python, então não há um Python separado para instalar. Também há uma versão portátil para Windows que não precisa de instalação nenhuma, o que facilita muito a vida em laboratórios bloqueados, em que só a informática pode instalar programas. O Windows 10 e 11 reconhecem o Pico como porta serial (COM) sem driver extra. Algumas escolas bloqueiam pen drives; nesse caso, a unidade RPI-RP2 pode não aparecer nos computadores dos alunos, mas, se você instalou o MicroPython nas placas antes, no seu próprio computador, isso não importa, porque a aula só usa a conexão serial. Por fim, mostre aos alunos as duas opções da janela de salvar do Thonny: “Este computador” salva o arquivo no computador, “Raspberry Pi Pico” salva na placa. Duplas que não sabem qual escolheram não vão achar o código na semana 6.

O plano de aula de 6 semanas com Raspberry Pi Pico

Cada aula foi planejada para 40 minutos, com duplas. Todos os projetos da tabela são grátis no BlueGrays, e os projetos das três primeiras semanas também têm visualização em blocos ao lado do código. A ordem é proposital: primeiro saída (LED), depois variáveis e temporização, funções, depois entrada e condições, som e um sensor com PWM e, por fim, listas e laços. Cada semana acrescenta uma única ideia nova em cima da anterior. A última coluna mostra o mesmo conceito em Arduino C++, o que cria uma ponte para os alunos que vão passar para o Arduino depois; para o lado do C++ em detalhes, veja fundamentos de programação Arduino.

Ao aplicar o plano, faça uma regra: os alunos mudam um único valor no fim de cada semana. Na semana 1, o projeto do LED integrado chama o LED pelo nome “LED”, então funciona igual no Pico e no Pico W; o LED externo vai ao GP14, que é o pino físico 19, e o pino 18, logo ao lado, é o GND. Na semana 2, baixar o WAIT_MS do efeito de luz policial de 300 para 80 mostra que uma variável muda o ritmo dos dois LEDs de uma vez. Na semana 3, o semáforo chama all_off() três vezes no laço; peça aos alunos que apaguem a função e escrevam a mesma coisa à mão e, quando virem nove linhas se acumulando, eles mesmos vão dizer por que as funções existem. A semana 4 é um projeto intermediário: o botão é ligado com PULL_UP, então ele lê 0 quando apertado, e cada toque alterna o modo entre normal, só vermelho, amarelo piscante e desligado. O código é longo, então leia-o primeiro com os passos da aba Entenda o código. Na semana 5, o HC-SR04 funciona com 5 V, então não esqueça de ligar o ECHO pelo divisor; brincar com os valores GREEN_CM 100, YELLOW_CM 50, RED_CM 25 e STOP_CM 10 dá aos alunos a ideia de limite. Você encontra como o sensor funciona no post sobre o sensor de distância HC-SR04 e como fazer som com PWM em o que é um buzzer; use um buzzer passivo, porque o projeto muda a frequência. Na semana 6, o piano toca cinco notas, de DÓ a SOL, entre 523 e 784 Hz, e segurar a tecla DÓ por um segundo começa a gravar uma melodia. O código completo é longo para esse nível; em vez de pedir que os alunos o digitem inteiro, peça que mudem as frequências da lista NOTE_HZ e montem a própria escala.

Perguntas de saída de cada semana

• Semana 1: o que acontece se você trocar as linhas led.on() e time.sleep(0.5) de lugar? Por que as linhas embaixo de while True: começam mais para dentro?
• Semana 2: como o efeito policial muda quando você sobe o WAIT_MS de 300 para 1000? Quais duas linhas o toggle() substitui sozinho?
• Semana 3: quantas linhas a mais você escreveria sem a função all_off()? Qual é a diferença entre definir uma função e chamá-la?
• Semana 4: por que button.value() retorna 0 quando você aperta um botão que usa PULL_UP? Se mode é 3 e você aperta o botão, quanto vale mode agora?
• Semana 5: por que não ligamos o pino ECHO do HC-SR04 direto no Pico? O que a linha duty_u16(0) faz o buzzer fazer?
• Semana 6: quais listas do código você precisa mudar para acrescentar uma sexta tecla ao piano?

Lista de material para uma turma de 24

Divida 24 alunos em duplas e você terá 12 grupos; com um de reserva, prepare 13 conjuntos. Como o Pico é barato, duplas em vez de trios são possíveis na maioria das escolas e cada aluno ganha mais tempo no teclado; se você optar por trios, reduza para 9 conjuntos. Cada grupo precisa de um computador, porque o Thonny fala com o Pico pelo USB. Um celular ou tablet é usado para manter aberto no BlueGrays o projeto da semana, o esquema do circuito e a aba Entenda o código. Nada precisa de solda; tudo encaixa na protoboard.

Aula de exemplo: semana 1, o primeiro programa

O plano abaixo é para a semana 1. A primeira aula é a mais arriscada, porque é nela que aparecem os problemas de instalação. Partimos do princípio de que você instalou o MicroPython nas placas antes e de que o Thonny está instalado nos computadores. Você pode usar o mesmo esqueleto nas outras semanas: aquecimento, leitura em conjunto, previsão, circuito, rodar o código, mudar um valor e uma pergunta de saída. Se você tem uma aula dupla de 80 minutos, estique a etapa de “mudar um valor” e deixe as duplas apresentarem as respostas de saída.

Três exemplos curtos de MicroPython para a aula

O LED integrado é o que mais causa confusão entre o Pico e o Pico W. No Pico clássico, o LED está ligado ao GP25, e é por isso que exemplos antigos usam Pin(25). No Pico W, o LED está ligado ao chip de Wi-Fi e não tem pino GP numerado, então Pin(25) não o acende ali. O jeito que funciona nos dois é chamar o LED pelo nome: Pin("LED"). As versões atuais do MicroPython definem esse nome para o Pico, o Pico W e o Pico 2, e é por isso que o projeto do LED integrado no BlueGrays o usa. Se a sua turma tem placas misturadas, você pode distribuir o mesmo código para todos. Se um firmware antigo não conhecer o nome “LED”, a solução é atualizar o arquivo UF2.

1from machine import Pin
2import time
3
4# "LED" adı Pico, Pico W ve Pico 2'de karttaki LED'i bulur / The name "LED" finds the onboard LED on Pico, Pico W and Pico 2
5led = Pin("LED", Pin.OUT)
6# Eski firmware'li klasik Pico'da: Pin(25, Pin.OUT) / Classic Pico with old firmware: Pin(25, Pin.OUT)
7# Pico W'de Pin(25) LED'i yakmaz / On the Pico W, Pin(25) does not light the LED
8
9while True:
10    led.toggle()       # Durumu tersine çevir / Flip the state
11    time.sleep(0.5)    # 0,5 saniye bekle / Wait 0.5 seconds
12

O código do LED externo usa o mesmo esqueleto; só muda o número do pino. Aqui passamos o tempo de espera para uma variável chamada WAIT, que vira a primeira linha que os alunos mudam na semana 2. A variável count e a linha print() escrevem um número no Shell do Thonny toda vez que o LED acende, então os alunos veem na tela que o laço está mesmo rodando. O 14 do código é um número GP, não um número de pino físico; é o ponto que os alunos mais confundem.

1from machine import Pin
2import time
3
4LED_PIN = 14          # LED'in bağlı olduğu GP pini (fiziksel pin 19) / GP pin the LED is wired to (physical pin 19)
5WAIT = 0.5            # Bekleme süresi, saniye / Wait time in seconds
6
7led = Pin(LED_PIN, Pin.OUT)   # Pini çıkış yap / Make the pin an output
8count = 0                     # Kaç kez yandığını say / Count how many times it lit
9
10while True:
11    led.on()                  # LED'i yak / Turn the LED on
12    count = count + 1
13    print("LED", count)       # Thonny Shell'e yaz / Print to the Thonny Shell
14    time.sleep(WAIT)
15    led.off()                 # LED'i söndür / Turn the LED off
16    time.sleep(WAIT)
17

Há dois jeitos de ligar um botão, e vale mostrar os dois. Com PULL_UP, uma perna do botão vai ao GP15 e a perna oposta ao GND; um resistor dentro do Pico puxa o pino para 3,3 V, apertar o botão liga o pino ao GND e ele lê 0. Todos os projetos de botão com Pico no BlueGrays usam essa abordagem, porque ela não precisa de fio extra. Com PULL_DOWN, a perna oposta vai ao pino 3V3(OUT) (pino 36) e o botão lê 1 quando apertado; a lógica parece mais natural, mas é fácil encaixar o fio no VBUS (pino 40, 5 V) por engano. Explicamos quais das quatro pernas do botão são ligadas entre si no post sobre como ligar um botão. Você pode começar a semana 4 com o código curto abaixo e depois passar para o seletor de modos.

1from machine import Pin
2import time
3
4led = Pin(14, Pin.OUT)                  # GP14 -> 220 ohm -> LED -> GND / GP14 -> 220 ohm -> LED -> GND
5button = Pin(15, Pin.IN, Pin.PULL_UP)   # Buton GP15 ile GND arasında / Button between GP15 and GND
6# PULL_DOWN: Pin(15, Pin.IN, Pin.PULL_DOWN), buton GP15 ile 3V3(OUT) arasında / button between GP15 and 3V3(OUT)
7# PULL_DOWN ile koşul == 1 olur / With PULL_DOWN the condition becomes == 1
8
9while True:
10    if button.value() == 0:             # PULL_UP: basınca 0 okunur / PULL_UP: reads 0 when pressed
11        led.on()
12    else:
13        led.off()
14    time.sleep_ms(10)                   # Döngüyü biraz yavaşlat / Slow the loop down a little
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Como usar o BlueGrays em uma aula com o Pico

• Guia de código, trilha de MicroPython: o Guia de código da seção Aprender oferece uma trilha de MicroPython com 18 cartões ao lado da trilha de Arduino C++: import, print, saída de pino, entrada de pino (PULL_UP, PULL_DOWN), time.sleep, while True, indentação, variáveis, if / elif / else, for e range, listas, def e return, ADC, PWM, ticks_ms, Pin.irq, try / except e I2C. Cada cartão tem O que faz?, Sintaxe, um exemplo com as abas Blocos · Arduino · MicroPython, Erro comum e um miniteste. Sugira os cartões do conceito da semana para os alunos lerem entre as aulas; cada aluno vê o próprio progresso de MicroPython x/18 na tela Meu nível.
• Ver nos projetos: esse link no fim de cada cartão lista, do mais fácil ao mais difícil, os projetos cujo código usa o comando. Um aluno que leu sobre um comando em um cartão vai dali para encontrá-lo no código de um projeto de verdade.
• Perguntas do dia: a configuração “Linguagem do código nas perguntas” oferece Ambas, Arduino e MicroPython. Se você dá aula com o Pico, peça aos alunos que escolham MicroPython; perguntas gerais sem código vêm com qualquer escolha. Há uma série de uns 3 minutos todo dia, um teste de nivelamento de 15 perguntas e 6 níveis, de A1 a C2, o que cria um bom hábito de revisão diária entre as aulas.
• Ver em blocos: cinco dos projetos grátis do Pico (LED integrado, LED externo, dois LEDs alternados, semáforo e efeito de luz policial) têm visualização em blocos ao lado do código. Mostrar a um aluno que vê Python pela primeira vez os blocos primeiro e depois o código do mesmo programa constrói a ideia de “mesma lógica, escrita diferente”; tratamos desse passo em detalhes em dos blocos ao MicroPython. Os blocos são para leitura; não podem ser editados no app, e o que vai para a placa é sempre o código MicroPython.
• Entenda o código e Solução de problemas: todo projeto grátis do Pico tem os dois. A aba Entenda o código começa com um resumo O que este código faz?, continua com uma explicação Passo a passo e termina com Se precisar de ajuda e uma tarefa Experimente você mesmo. Com os códigos longos das semanas 4 e 6, é a sua maior ajuda para duplas que ainda não leem rápido.
• Vamos montar juntos e Copiar link: o modo guiado passa por quatro passos e, no passo do código, lembra os alunos de escolher o interpretador MicroPython no Thonny. O Copiar link da seção de código-fonte gera um link para abrir o código no computador, então os alunos não precisam redigitar no Thonny o código do celular.

Avaliação e diferenciação

• Grupos rápidos, leitura analógica: o plano não tem semana de ADC; duplas que terminam antes ligam a perna do meio de um potenciômetro de 10 kΩ ao GP26, leem um valor de 0 a 65535 com ADC(26).read_u16() e o usam para ajustar a velocidade do efeito policial da semana 2. Para um desafio maior, o projeto grátis Fogueira de LEDs com Raspberry Pi Pico (matriz NeoPixel 8x8 + potenciômetro + buzzer) controla uma matriz NeoPixel 8x8 com o mesmo potenciômetro.
• Grupos rápidos, combinando: acrescentar o botão da semana 4 ao sensor de estacionamento da semana 5 para escrever um “modo silencioso” que liga e desliga o som é o primeiro passo de verdade para escrever o próprio código.
• Grupos mais lentos: entregue o circuito já montado ou ponha na mesa uma cópia impressa grande do esquema do circuito. Deixe-os avançar passo a passo com a aba Entenda o código e tenha como meta mudar só um valor naquele dia; isso já é um resultado que vale a pena.

Problemas comuns e soluções rápidas

Checklist antes da aula

• O MicroPython está instalado em todas as placas, e placas e cabos estão numerados de 1 a 13.
• O Thonny abre em todos os computadores com “MicroPython (Raspberry Pi Pico)” escolhido como interpretador.
• Toda dupla de placa e cabo foi testada e mostra >>> no Shell.
• Os resistores estão em caixas separadas por valor: 220 Ω, 1 kΩ, 2 kΩ.
• O projeto da semana está aberto no BlueGrays no projetor; o Ver em blocos está pronto para as três primeiras semanas.
• Os papeizinhos das perguntas de saída estão impressos e os papéis (montador, conferente) foram dados às duplas.
• Antes da semana 5, os resistores do divisor do HC-SR04 foram separados para todos os grupos.
• No fim da aula, os cabos USB são desconectados e as peças são contadas de volta nas caixas numeradas.

Você pode abrir de graça no app BlueGrays todos os projetos que vai usar nessas seis semanas, com esquema do circuito, lista de peças, código MicroPython e a aba Entenda o código, o que facilita conduzir a aula pelo projetor enquanto os alunos acompanham no próprio celular. Se depois das seis semanas você quiser passar para projetos Premium do Pico com brilho de LED por PWM, servos, display OLED ou teclado matricial, pode distribuir códigos de educador no lugar de assinaturas individuais; eles são uma compra única e não se renovam automaticamente.