Education Technology

O meu novo projeto escolar: controlar um avião caça de modelismo com uma calculadora gráfica

Posted 07/06/2020 by Ludovic Duchenne, Professor de Matemática e Ciências da Computação no Lycée Touchard Washington, Le Mans

Não seria um projeto de escola espetacular programar para controlar um avião? E não seria ainda mais espetacular fazer isso com um caça militar como o Rafale Francês? Pensei desenvolver esta atividade - enquanto revivia o filme Top Gun na minha cabeça - em 2018. O confinamento causado pelo coronavírus foi uma boa oportunidade para finalmente começar a trabalhar no projeto. Estava ansioso para voltar à escola após o confinamento e surpreender os meus alunos de Ciência da Computação e Tecnologia com uma atividade de final de ano muito diferente!

Quando estava a construir o avião de modelismo em casa, o meu filho disse-me que achava o avião incrível, mas destacou que faltavam as luzes típicas da aeronave. Então, fui à loja e comprei quatro luzes vermelhas. Já em casa a instalá-las, percebi que um avião tinha luzes vermelhas e verdes, então tive de fazer outra viagem. A intervenção do meu filho provou ser uma boa jogada. Os LEDs foram uma boa adição, pois ajudam os alunos a se familiarizarem com a programação da calculadora. Ligar as luzes de sinalização da aeronave em frequências e ciclos de serviço variados é um bom exercício para começar.


O objetivo do projeto é transformar os meus alunos em engenheiros de software do avião. Eu dou-lhes todos os componentes e desafio-os a descobrir como podem alcançar os objetivos. Até agora, eles parecem estar gostar. "Surpreendente! Não sabia que era possível controlar servomotores com uma calculadora. Não é apenas uma calculadora; é um computador real, " disse-me um aluno. E outro parecia estar a pensar que não estávamos mais a estudar Matemática. Claro que estamos, mas apenas de uma maneira diferente.

Se fizermos o projeto todo, planeio dividir a turma em dois grupos, onde competirão para encontrar soluções eficazes de software e hardware para controlar o modelo de avião que construí. Eles irão usar as suas próprias calculadoras gráficas TI, o TI-launchpad e o TI-Innovator Hub para controlar o mini Rafale, usando o TI-Basic ou o Python para programar de forma a acender as luzes e a controlar os três servomotores e outros acessórios.


A Matemática por trás do Rafale
Grande parte do projeto gira em torno do desenvolvimento da programação do software para controlar o avião, com base em três tipos de movimentos. Os alunos descobrem o triedro direto , aprendem como funciona um servomotor e como o podem controlar. Ao mesmo tempo, aprendem sobre o conceito de força, braço de alavanca e as taxas de redução entre dois pinhões. Quando eles criarem os comandos para controlar o avião, podem começar com os primeiros testes. O controle do leme e das asas será um pretexto para abordar a noção de funções afins e/ou lineares com a conversão de um valor numérico durante um determinado intervalo num deslocamento angular.


Há muita matemática e programação envolvida neste projeto. Embora tenha sido criado para aulas de Ciências da Computação, é um projeto interdisciplinar que pode ser facilmente adaptado a diferentes disciplinas e incorporado também na Matemática. Eu acho que é importante ensinar Matemática, mas não apenas Matemática. Para que os alunos sintetizem realmente o assunto, precisamos de combinar a Matemática com várias disciplinas diferentes, como Física, Mecânica e Tecnologias Digitais. Um verdadeiro projeto STEM irá atrair a atenção dos alunos e motivá-los para se esforçarem.

enho orgulho da forma como meus alunos encararam o início deste projeto. Ao trabalharam juntos, estão a desenvolver a sua autonomia, iniciativa e criatividade. Foi um bom projeto piloto e eu gostaria de desenvolvê-lo ainda mais. Quem sabe, podemos até chegar a pilotar um modelo caça com a calculadora!