Plano da primeira aula de Arduino: apresentações, regras e um LED

A resposta curta para um plano da primeira aula de Arduino: não dê aula expositiva na primeira aula; conheça a turma e dê a todos uma conquista. A aula tem três objetivos: curiosidade (abrir com um circuito funcionando e ligá-lo a aparelhos que os alunos já conhecem), organização (três regras básicas e um acordo da turma discutido no primeiro dia) e uma primeira conquista (antes de a aula acabar, cada grupo, ou cada aluno se não houver kits, faz um LED piscar e muda a forma como ele pisca por decisão própria). Divida os 40 minutos assim: 5 minutos de demonstração, 7 minutos de apresentações e uma conversa sobre “os microcontroladores ao nosso redor”, 5 minutos de regras, 5 minutos para o app e as contas, 13 minutos para o primeiro LED e 5 minutos para a ficha de saída e a arrumação. Abaixo você encontra a tabela do roteiro, um checklist de preparação, um questionário para os alunos, um acordo da turma, uma tarefa para a primeira semana e um recado que você pode enviar aos pais.

Este post é sobre a aula da “semana 0”: aquela em que você ainda não distribuiu os kits ou começa com poucos, e em que os alunos conhecem você e uns aos outros pela primeira vez. Se você quer uma abertura técnica com ESP32, leia o plano da primeira aula de ESP32. Tratamos das brincadeiras de abertura em atividades de aquecimento, de uma avaliação detalhada de nível em turmas com níveis diferentes, do conjunto completo de regras de segurança em regras de segurança no laboratório e de como os códigos de educador são comprados e distribuídos em códigos Premium para a turma. Não vamos repetir esses temas aqui; vamos encaixá-los na primeira aula.

Três objetivos para a primeira aula: curiosidade, organização, uma primeira conquista

Uma primeira aula não se mede pelo quanto os alunos aprenderam, mas pelo sentimento com que eles entram na segunda. Se o aluno sai pensando “isso é pra mim, eu fiz algo funcionar”, a chance de ele ficar o semestre inteiro aumenta; se ele passa 25 minutos ouvindo definições de resistência, corrente e tensão sem tocar em nada, volta com menos entusiasmo. Por isso, torne os três objetivos observáveis e confira-os no final com uma ficha de saída. Ensinar um conceito a fundo é tarefa da segunda aula; a primeira aula só abre a porta. Você também tem um objetivo próprio: ao final, deve saber o nome dos 24 alunos, quem já montou algo antes e quem não tem acesso a um dispositivo.

A aula de apresentação de 40 minutos, passo a passo

Digamos que você tenha uma turma de 24 alunos que vão trabalhar em oito grupos de três, e tenha pelo menos um circuito de demonstração pronto, um projetor e um computador com o Arduino IDE instalado. Com kits suficientes, o primeiro LED é feito em grupos; com poucos kits, por metade da turma; e sem nenhum, em um simulador ou como demonstração sua; tratamos disso separadamente mais abaixo. O tempo escapa mais na etapa do “primeiro LED”, então escreva no quadro os minutos restantes ao fim de cada etapa. Se você atrasar, corte a etapa do app, não o primeiro LED: a criação de contas pode ficar para casa ou para a segunda aula, mas a primeira conquista não.

Abertura: comece com uma demonstração funcionando (minutos 0–5)

Nos primeiros cinco minutos, os alunos precisam ver algo funcionar sozinho. Basta um circuito que você montou e testou no dia anterior. A opção mais eficaz é o projeto Luz noturna com LDR: quando a luz diminui, o LED acende, e quando um aluno cobre o sensor com a mão, o circuito decide que “anoiteceu”. Se você quiser som, Uso do buzzer funciona bem, e se quiser mostrar medição, Medição de distância com HC-SR04 (Monitor Serial), que mostra a distância na tela do computador, resolve. Os três são grátis no BlueGrays, com a lista de componentes, o esquema do circuito e o código liberados. Não comece a explicar assim que a demonstração rodar; pergunte primeiro: “O que este circuito percebe? O que ele decide? O que ele faz?” Depois de duas ou três respostas, diga em uma frase o que eles vão montar até o fim do curso, por exemplo: “Até o fim do semestre, você terá projetado seu próprio alarme, jogo ou aparelho de medição.” Deixe a mesa da demonstração aberta pelo resto da aula; quem terminar antes pode ir lá testar.

Microcontroladores ao nosso redor: 7 minutos que também servem de apresentação

Ligue a rodada de apresentações ao tema: cada aluno diz o nome e um aparelho em casa que “toma decisões sozinho”. Com 15 segundos por aluno, 24 alunos terminam em 6 minutos. Enquanto isso, escreva as respostas no quadro em três colunas: Entrada (o que ele percebe?), Decisão (com base em quê?), Saída (o que ele faz?). A máquina de lavar percebe que a porta está fechada e o nível da água, e aciona o motor conforme o programa; o ar-condicionado mede a temperatura do ambiente, compara com o valor ajustado e liga ou desliga o compressor; o micro-ondas lê os botões, faz a contagem regressiva e apita quando termina; a porta automática percebe alguém se aproximando e gira um motor. Mantenha o ritmo da rodada respondendo às repetições com “mesmo aparelho, diga um sensor diferente”. No final, dê você mesmo a definição em uma frase: “Dentro desses aparelhos existe um pequeno computador; chamamos isso de microcontrolador, e o Arduino é um deles.” Não apague a tabela de três colunas; você vai voltar a ela durante o primeiro LED para que os alunos percebam que o circuito deles não tem entrada, só saída.

Regras e um modelo de acordo da turma (minutos 12–17)

Em vez de ler dez regras na primeira aula, apresente só três e dê um motivo de uma frase para cada uma: desconecte o USB antes de trocar fios (uma ligação errada com a alimentação ligada causa curto-circuito), todo LED tem um resistor (o resistor limita a corrente e protege o LED e o pino), a caixa do kit é conferida ao abrir e conferida ao fechar (uma peça faltando estraga a aula do próximo grupo). A lista completa, os motivos por trás dela e as regras das baterias estão no post regras de segurança; trabalhar essa lista na segunda ou terceira aula, quando os alunos já montaram os primeiros circuitos, faz com que ela fique na memória. Nos dois minutos finais, leia o rascunho do acordo da turma abaixo. Dê ao acordo dois lados: o que os alunos prometem e o que você promete. Uma lista de regras de um lado só logo vira uma folha de papel na parede; um acordo de dois lados estabelece o equilíbrio de “errar pode, trocar fio com a alimentação ligada não”. Peça uma sugestão a cada grupo, inclua as sugestões na segunda aula, peça que todos assinem e deixe a folha na parede o semestre inteiro. Deixar claro desde o primeiro dia como será a avaliação também faz parte de alinhar as expectativas; mostre como os trabalhos serão avaliados no fim do semestre com uma tabela como a do post rubrica de avaliação.

• Nós: desconectamos o USB ao trocar fios; alguém do grupo confere o circuito antes de ligar a alimentação.
• Nós: quando travamos, tentamos sozinhos por 3 minutos, depois perguntamos ao grupo e só então ao professor.
• Nós: não escondemos as mensagens de erro, nós as lemos; errar faz parte da aula e ninguém é ridicularizado por errar.
• Nós: revezamos os papéis a cada aula; o teclado e o circuito não ficam com uma pessoa só.
• Nós: conferimos a caixa do kit ao abrir e ao fechar, e avisamos sobre peças faltando ou quebradas em vez de escondê-las.
• Nós: usamos o celular durante a aula para a página do projeto, o código e as perguntas do dia.
• O professor: garante que pelo menos uma coisa funcione em toda aula e chega à aula com um exemplo funcionando.
• O professor: explica os critérios de avaliação desde o início e responde às perguntas no máximo até a aula seguinte.

Instalar o app e criar contas: nesta aula ou na próxima?

Na primeira aula, abra no projetor o projeto LED piscante no BlueGrays: Componentes necessários, Esquema do circuito, Código-fonte e a chave Ver em blocos são os lugares que os alunos mais vão consultar nas próximas semanas. Como esse projeto é grátis, ninguém precisa de Premium nem de código para o primeiro LED. Se os alunos vão instalar o app e criar uma conta no próprio celular depende do Wi-Fi da escola, da política sobre celulares e da idade deles; 24 pessoas baixando um app ao mesmo tempo transformam facilmente cinco minutos em quinze. Se você for usar códigos de educador, vincule a distribuição a essa decisão também. A compra dos códigos e o envio um a um estão explicados passo a passo em códigos Premium para a turma; aqui decidimos só o momento.

O primeiro LED: com kits para todos, poucos kits ou nenhum (minutos 22–35)

Use o projeto LED piscante para a primeira conquista. A lista de componentes é curta: um Arduino Uno, uma protoboard, um LED, um resistor de 220 Ω e dois jumpers. O código liga o LED do pino 9 por 100 milissegundos e o desliga por 100 milissegundos, então o LED pisca cinco vezes por segundo. A tarefa de verdade não é carregar o código, e sim prever o efeito de mudar um valor antes de testar. Assim, na primeira aula, os alunos montam um circuito e também vivem a experiência de “eu mudei o código e a placa fez o que eu mandei”. Defina os papéis no grupo logo no início: um monta o circuito, um usa o teclado, um lê e confere o esquema. Revezem os papéis a cada passo.

1. Monte o circuito com o USB desconectado: seguindo o Esquema do circuito no projetor, o pino 9, o resistor de 220 Ω e o LED são ligados em série; a perna longa do LED vai para o lado do pino e a perna curta para o GND.
2. O leitor do grupo compara o circuito com o esquema linha por linha e depois levanta a mão; você ou o grupo vizinho confere uma vez.
3. Leve o código da seção Código-fonte para o computador: um grupo trabalhando pelo celular pode copiar o código ou abri-lo no computador pelo link. No Arduino IDE, escolha a placa Arduino Uno e a porta no menu Ferramentas e carregue.
4. Se o LED piscar rápido, a primeira conquista está feita. Volte à tabela de entrada, decisão e saída no quadro: “Qual é a entrada deste circuito?” Resposta: nenhuma, só há saída; na segunda semana vocês vão acrescentar entrada com um botão e um sensor.
5. Tarefa de previsão: antes de trocar os dois valores delay(100) por delay(1000), cada grupo escreve sua previsão no papel. Depois carrega: o LED fica aceso por um segundo e apagado por um segundo. A previsão estava certa?
6. Um grupo que termina antes liga a chave Ver em blocos e descobre a qual linha de código cada bloco corresponde, ou acrescenta um segundo LED ao mesmo circuito e passa para o projeto Dois LEDs piscando alternadamente.

Se você tem só alguns kits, divida a turma em duas: 12 alunos trabalham em quatro grupos com os kits enquanto os outros 12 montam o mesmo circuito em um simulador no computador; eles trocam na segunda aula. Explicamos como usar um simulador de circuitos no navegador no post simulação de Arduino no Tinkercad. Se você não tem kits nem computadores suficientes, faça o primeiro LED na sua mesa, com uma câmera ou com os alunos ao seu redor, mas deixe as decisões com os alunos: recolha os papéis com as previsões, deixe a turma votar em “qual deve ser o delay?”, carregue e compare o resultado com as previsões. Mesmo três rodadas, como 100, 1000 e 50 milissegundos, dão a cada aluno uma previsão e um resultado. Nesse caso, as perguntas sobre dispositivos no questionário dos alunos ficam ainda mais importantes, porque mostram quem consegue fazer a tarefa da primeira semana em casa.

Ficha de saída: 3 perguntas, 4 minutos

1. Entrada e saída: “Escolha um dos aparelhos de que falamos hoje. O que ele percebe e o que ele faz?” (Mede o objetivo da curiosidade.)
2. Primeira conquista: “O que mudou quando você escreveu delay(1000) em vez de delay(100)? Por quê?” (Entendeu como um valor muda o comportamento?)
3. Expectativas: “Escreva um projeto que você quer montar neste curso e dê a si mesmo uma nota de 1–5 depois da aula de hoje: 1 ‘estou confuso’, 5 ‘quero continuar agora mesmo’.”
4. Opcional: “Uma pergunta que você queria fazer, mas não fez.” Responda às perguntas dessa linha de forma anônima nos primeiros cinco minutos da segunda aula.

Checklist de preparação antes da aula

• [ ] Monte o circuito de demonstração no dia anterior e teste-o pelo menos uma vez com o mesmo computador; deixe um cabo USB reserva ao lado.
• [ ] Confira se o Arduino IDE abre em todos os computadores e se a porta aparece quando um Uno é conectado. Para a instalação, veja instalação do Arduino IDE; para erros de porta, veja erro ao carregar código no Arduino.
• [ ] Monte você mesmo o projeto LED piscante uma vez antes; fotografe a posição do LED e do resistor na protoboard do jeito que o aluno vai ver.
• [ ] Numere as caixas dos kits, coloque um cartão de conteúdo em cada uma e confira cada caixa uma vez.
• [ ] Deixe a página do projeto LED piscante e a visualização em blocos abertas no BlueGrays no projetor; tire capturas de tela caso o Wi-Fi caia.
• [ ] Imprima o questionário dos alunos, as fichas de saída e os cartões de nome para o número de alunos mais quatro reservas.
• [ ] Escreva o rascunho do acordo da turma em uma folha A3; deixe espaço embaixo para as sugestões dos alunos.
• [ ] Envie o recado para os pais ou participantes pelo menos dois dias antes da aula.
• [ ] Se for usar códigos de educador, compre o pacote antes em Perfil > Pacotes para educadores, confira os códigos em Meus códigos e prepare uma tabela para cruzá-los com a lista da turma.
• [ ] Anote o plano B: se os computadores ou os kits falharem, o primeiro LED acontece na sua mesa com uma votação de previsões.

Modelo de questionário para os alunos

Aplique o questionário no fim da primeira aula ou como tarefa de casa, não no início; os primeiros minutos são da demonstração e das apresentações. Faça em papel, com nome, e curto: 8 perguntas, no máximo 5 minutos. O objetivo não é dar nota, e sim enxergar com antecedência os grupos da primeira semana, as escolhas de demonstração e os problemas com dispositivos. Não peça mais informações pessoais do que precisa: número de telefone, endereço ou dados da família não são assunto deste questionário. Se você quiser uma avaliação de nível mais detalhada, coloque na segunda aula o teste de 10 minutos do post turma com níveis diferentes.

1. Seu nome e turma (ou faixa etária): ____________
2. O que você já fez antes? Nada / Programação em blocos / Um projeto passo a passo com um kit / Escrevi ou modifiquei meu próprio código
3. Por que você entrou neste curso? Curiosidade / Projeto da escola ou de competição / Quero trabalhar nessa área no futuro / Minha família sugeriu / Outro: ____
4. O que mais te interessa? (até 2) Show de luzes / Som e música / Jogos / Movimento e robôs / Medição e sensores / Controle pelo celular / Casa inteligente / Displays e relógios
5. Você pode usar um computador em casa? Meu próprio / Compartilhado com a família / Não. Se sim, sistema operacional: Windows / macOS / Linux / Não sei
6. Você pode usar um celular ou tablet? Meu próprio (iPhone / Android) / De alguém da família / Não
7. Você tem uma placa de desenvolvimento ou kit de eletrônica em casa? Arduino Uno ou Nano / ESP32 / Raspberry Pi Pico / Outro kit / Nenhum
8. O que você gostaria de conseguir fazer até o fim do semestre? Uma frase: ____________ (Opcional: tem algo que você gostaria que seu professor soubesse?)

Uma tarefa curta fora da sala para a primeira semana

A tarefa da primeira semana leva 15–20 minutos fora da sala e tudo nela pode ser usado de graça. O objetivo é formar os grupos da segunda aula: os interesses da Busca de projetos dão pistas para a escolha de demonstrações e projetos, e o teste de nivelamento indica quem vai avançar em que ritmo. O app não tem painel da turma; você não vê os resultados em uma lista a distância, então os alunos mostram a você no papel ou na própria tela. Por isso, a tarefa deve ser registrada por escrito. Para os alunos sem placa ou sem dispositivo, você pode responder às três perguntas da Busca de projetos junto com a turma no projetor no início da segunda aula. Se quiser transformar a tarefa em um roteiro mais longo fora da sala, siga o plano do post prática de Arduino fora da sala.

1. Abra a Busca de projetos no BlueGrays e responda às três perguntas: O que você quer montar?, Qual placa você tem?, Quanta experiência você tem? Se você não tem placa, escolha Ainda não tenho placa.
2. Na tela de resultados, anote o nome do projeto que aparece como Mais compatível e o projeto preparatório marcado como Prepare-se primeiro · grátis.
3. Em Perguntas do dia, faça o Teste de nivelamento de 15 perguntas e anote seu nível (por exemplo, A1 Primeira luz, A2 Construtor de circuitos).
4. Em pelo menos três dias desta semana, responda às perguntas do dia; a rodada diária tem 5 perguntas e leva cerca de 3 minutos.
5. Traga a folha para a segunda aula ou mostre seus resultados no celular.

Um recado do primeiro dia para os pais ou participantes

Envie o recado abaixo aos pais pelo menos dois dias antes da primeira aula, ou aos próprios participantes se você dá aula para adultos, e preencha os colchetes com os seus dados. Seja breve: em uma olhada, os pais devem ver o que a aula aborda, o que levar, como a segurança é tratada e, se forem usados códigos de educador, o que eles são e quais informações são compartilhadas. Em vez de colocar uma explicação longa sobre os códigos no recado, indique o post que mostra os passos do aluno.

• O que vamos aprender: os fundamentos de eletrônica e programação com Arduino. Na primeira aula, vamos nos conhecer, conversar sobre as regras da turma e acender um LED com nosso primeiro circuito.
• Dia e horário da aula: [dia, horário, sala]. Duração: [número de semanas].
• O que levar: caneta e caderno. Se possível, um celular ou tablet (iOS ou Android) com o app BlueGrays; 60 projetos (20 por plataforma), como o LED piscante, são grátis no app. Não é necessário ter computador em casa; os kits de eletrônica são distribuídos e recolhidos na aula.
• Segurança: os circuitos funcionam com 5 V vindos da porta USB de um computador; a tensão da rede elétrica nunca é usada nas aulas.
• Código de educador (se usado): um código de uso único no formato BG-XXXX-XXXX-XXXX que dá ao aluno 30 ou 365 dias de BlueGrays Premium. O educador paga uma vez; o aluno não precisa cadastrar cartão na conta Apple ou Google, e nada é cobrado automaticamente quando o período termina.
• Privacidade: o nome no BlueGrays, o nome de usuário, o e-mail e a foto de perfil do aluno que resgata um código são compartilhados com o educador. O progresso nos projetos e as pontuações nas perguntas não são mostrados ao educador. Se a conta tiver uma assinatura em andamento pela App Store ou pelo Google Play, o código não poderá ser resgatado; por favor, nos avise.
• Contato: [nome, e-mail]. Você encontra as instruções passo a passo para resgatar o código no post como resgatar um código de educador.

Erros comuns da primeira aula e como corrigi-los

Entre na segunda aula já tendo lido as fichas de saída e os questionários no mesmo dia: separe as fichas em três pilhas (pronto, algum apoio, acompanhamento de perto), refaça os grupos com os níveis e interesses da tarefa da primeira semana e use os primeiros cinco minutos para as “perguntas que você queria fazer, mas não fez”. Todas as partes desta aula, da Luz noturna com LDR para a demonstração ao LED piscante para a primeira conquista, são grátis no BlueGrays com esquema do circuito, código e blocos; se você baixar o app e montar o LED piscante uma vez do início ao fim antes de preparar sua primeira aula, vai ver com antecedência em qual passo os alunos provavelmente vão travar.