Semana 6: Depuração e confiabilidade

Duração da aula: 70 a 85 minutos

Objetivo de aprendizagem

Os estudantes pegam os robôs reativos que montaram e os tornam confiáveis. Eles aprendem que depurar é o trabalho de descobrir por que o resultado real é diferente do resultado esperado, e que os bugs vêm em três famílias: mecânicos (alguma coisa física), de programação (uma instrução errada ou faltando) e de sensor (uma leitura, um limiar ou uma calibração ruins). Eles praticam com missões de depuração preparadas de propósito, conhecem variáveis e contadores para guardar e acompanhar valores, e fazem ensaios de confiabilidade (a mesma tarefa três vezes) registrando o esperado x o real para provar que o robô funciona mesmo.

Resultados esperados dos estudantes

Ao terminar esta semana, os estudantes vão conseguir:

Explicar a depuração como descobrir por que o resultado real difere do resultado esperado
Diferenciar bugs mecânicos, de programação e de sensor pelos sintomas deles
Usar uma variável ou um contador para guardar ou acompanhar um valor num programa
Fazer um ensaio de confiabilidade: repetir a mesma tarefa três vezes e registrar o esperado x o real
Diagnosticar um robô que se comporta mal e descrever a solução

Ritmo sugerido

About 70 a 85 minutos. Adjust to your group - these are guides, not limits.

Etapa	Foco	Minutos
Depuração e as três famílias de bugs	Resultado esperado x real, e bugs mecânicos, de programação e de sensor.	15 min
Preveja a família do bug	Ler cada sintoma e prever a família dele antes de investigar.	5 min
Missões de Detetive de Bugs	Diagnosticar e consertar bugs mecânicos, de programação e de sensor, uma mudança de cada vez.	18 min
Contador de obstáculos	Usar uma variável como contador para acompanhar os obstáculos desviados.	12 min
Ensaio de confiabilidade de três rodadas	Rodar a mesma tarefa três vezes, registrando o esperado x o real e o Bateu?.	15 min
Verificação de aprendizagem	Cinco perguntas sobre depuração, famílias de bugs, contadores e confiabilidade.	8 min
Reflexão	Escrever sobre um bug que você achou e sobre o que as três rodadas mostraram.	7 min

Antes de começar

Preparação do espaço

Imprima o registro de teste de três rodadas e a folha do Detetive de Bugs, um por estudante ou dupla.
Deixe prontos para depurar os robôs reativos da semana passada (ou as missões do simulador, ou os programas de cartões).
Monte um caso de teste repetível: marque uma linha de largada e uma distância fixa até a parede ou o obstáculo, para as rodadas serem mesmo idênticas.

Prepare com antecedência

Prepare com antecedência um bug plantado de cada família: afrouxar uma roda (mecânico), mudar um número de curva (programação) e ajustar um limiar ruim (sensor).
Treine ler o valor do sensor ao vivo no seu kit ou no simulador, para conseguir orientar os ajustes de limiar.
Decida como os estudantes vão "somar 1" a um contador no seu equipamento, e teste você mesmo o programa do contador de obstáculos uma vez.

Materiais

Registro de teste de três rodadas (para imprimir)(Kit, Simulador, Sem eletrônicos)
Folha de atividade Detetive de Bugs, com as três famílias (para imprimir)(Kit, Simulador, Sem eletrônicos)
Lápis e papel para anotar os resultados(Kit, Simulador, Sem eletrônicos)
Um robô reativo montado na semana 5, com pelo menos um sensor(Kit)
Fita métrica ou régua para montar o mesmo caso de teste em cada rodada(Kit, Sem eletrônicos)
Computador ou tablet com o simulador no navegador(Simulador)
O robô de papelão, os cartões de programa e a pista de chão com fita, das semanas anteriores(Sem eletrônicos)
Post-its ou uma folha de marcação para funcionar como contadorOpcional(Sem eletrônicos)

Segurança

cautionDesligue o robô antes de apertar rodas, mexer em fios ou conferir peças mecânicas.(Kit)
cautionMantenha a área de teste e a pista de obstáculos livres de mãos, pés e bagunça durante as rodadas.(Kit, Sem eletrônicos)
infoUse tesoura sem ponta com um adulto se for refazer um para-choque de papel ou alguma peça do modelo.(Sem eletrônicos)
infoSalve o seu programa e o registro de testes com frequência, para que atualizar o navegador não apague os seus resultados.(Simulador)

Orientações de segurança completas

Review these once with your group. They apply across the whole course; the notes above are what matters most this week.

Batteries and circuitsKit

Use only appropriate low-voltage educational equipment - no wall outlets and no household batteries wired by hand.
Never connect a battery's two terminals directly to each other.
Stop right away if a motor, wire, or battery becomes hot, and tell an adult.
Disconnect the power before changing wheels, motors, or other mechanical parts.

Motors and gearsKit

Keep fingers, hair, jewelry, sleeves, and loose clothing away from moving gears and wheels.
Do not force a stalled motor that has stopped turning - switch it off and find out why.
Make sure moving parts are secured before you run a test.

Moving robots

Test on the floor, not on a table where the robot could drive off an edge.
Keep robots away from stairs, roads, water, pets, and people's feet.
Use a clear, open test area.
Always include a safe-stop behavior so the robot halts when the job is done or something is in the way.

Tools and materialsKit, Sem eletrônicos

Ask an adult for help with cutting or any sharp tools.
Use safe classroom materials - no sharp, toxic, or breakable items.
Never launch or swing an attachment toward a person.

Como conduzir a aula

1.Ensine o esperado x o real e as três famílias de bugs antes de encostar em qualquer robô.
2.Peça que os estudantes primeiro prevejam a família do bug pelo sintoma, e só depois investiguem; não deixe que fiquem cutucando a esmo.
3.Insista em mudar uma coisa de cada vez e rodar de novo, para se saber qual foi a causa do conserto.
4.Reserve tempo para o ensaio completo de confiabilidade de três rodadas; uma única rodada de sorte não prova nada.

Ideias equivocadas frequentes

"Funcionou uma vez, então está consertado": confiabilidade precisa de várias rodadas que batem, não de uma.
Achar que todo bug está no código: muitos são mecânicos (roda frouxa, fio se arrastando) ou de sensor (limiar errado).
Mudar várias coisas de uma vez, e aí ninguém consegue dizer qual mudança realmente resolveu.
Achar que variável e contador são coisas diferentes: um contador é só uma variável usada para contar.

Perguntas para fazer

O que você esperava que acontecesse, e o que aconteceu de verdade?
Ele falha do mesmo jeito em toda rodada, ou só às vezes? O que isso diz sobre a família?
Qual foi a ÚNICA coisa que você mudou, e ela bateu com a sua previsão?
Como você sabe que o seu robô é confiável e não só deu sorte?

Adaptações para a sala e para os grupos

Deixe mais fácil

Dê aos estudantes um bug plantado de cada vez, com a família já indicada, para eles praticarem o conserto e o teste de três rodadas sem ter também de diagnosticar a família.

Deixe mais difícil

Plante dois bugs de famílias diferentes ao mesmo tempo, ou exija um contador que dispare uma ação (como parar depois de 3 obstáculos) que os estudantes também tenham de testar quanto à confiabilidade.

Grupos e turma toda

In pairs or small groups, give each student a role that rotates - driver (builds or types), navigator (reads the plan), and recorder (fills the worksheet) - so everyone participates. For a whole-class demo, run one shared robot or simulator on the board, have students predict together, then let groups repeat it on their own path. Groups can also mix paths: one builds on the kit while another checks the same idea in the simulator or unplugged, then they compare results.

Observações com e sem equipamento

Every activity this week runs three ways - all three teach the same core idea, so pick whichever fits your room. No specific product is required.

Kit

Registro de teste de três rodadas (para imprimir)
Folha de atividade Detetive de Bugs, com as três famílias (para imprimir)
Lápis e papel para anotar os resultados
Um robô reativo montado na semana 5, com pelo menos um sensor
Fita métrica ou régua para montar o mesmo caso de teste em cada rodada

Simulador

Registro de teste de três rodadas (para imprimir)
Folha de atividade Detetive de Bugs, com as três famílias (para imprimir)
Lápis e papel para anotar os resultados
Computador ou tablet com o simulador no navegador

Sem eletrônicos

Registro de teste de três rodadas (para imprimir)
Folha de atividade Detetive de Bugs, com as três famílias (para imprimir)
Lápis e papel para anotar os resultados
Fita métrica ou régua para montar o mesmo caso de teste em cada rodada
O robô de papelão, os cartões de programa e a pista de chão com fita, das semanas anteriores
Post-its ou uma folha de marcação para funcionar como contador

Resolução de problemas

Problemas comuns das atividades desta semana e o que tentar.

Consertar "tudo" de uma vez, então ninguém sabe qual era a causaKitTry: Desfaça todas as mudanças menos uma; faça uma única mudança, rode de novo e veja se era aquilo.
Não dá para decidir a família do bugKitTry: Rode três vezes: o mesmo resultado errado toda vez aponta para a programação; resultados diferentes apontam para algo mecânico ou um sensor instável.
O laço nunca acabaSimuladorTry: Isso é sintoma de programação: confira se a condição do repetir-até realmente consegue virar verdadeira.
O robô ignora a paredeSimuladorTry: Leia o valor do sensor no simulador e confira se o limiar está do lado certo dele: é um bug de sensor.
O "robô" é executado de um jeito diferente a cada vezSem eletrônicosTry: Faça de cada cartão uma instrução exata, para o resultado real ser repetível: é assim que se enxerga o bug de verdade.
Não dá para saber se é um cartão ou o para-choqueSem eletrônicosTry: Leia os cartões em voz alta exatamente como estão escritos; se estiverem certos, o bug é mecânico.
Os resultados vão mudando ao longo das três rodadasKitTry: Confira as pilhas e a posição de largada: uma bateria acabando é uma causa mecânica ou de energia da falta de confiabilidade.
Bate duas vezes e depois falhaKitTry: A rodada que falhou é a sua pista: examine a leitura do sensor e a montagem física logo depois dessa rodada.
As rodadas saem diferentes mesmo sem nada ter mudadoSimuladorTry: Confira se a casa de largada é mesmo idêntica e se o laço termina por uma condição bem definida, e não por sorte.
Toda rodada bate perfeitamente e parece fácil demaisSimuladorTry: Tente um caso de teste mais difícil (parede mais perto, curva mais fechada) para ver onde a confiabilidade quebra.
Pessoas diferentes terminam em lugares diferentesSem eletrônicosTry: Reescreva os cartões como passos exatos e sem ambiguidade, para o resultado real ser repetível.
A mesma pessoa termina em lugares diferentesSem eletrônicosTry: Marque o ponto de largada e o tamanho dos passos, para o caso de teste ser mesmo idêntico em toda rodada.
O contador está alto demaisKitTry: O robô está somando 1 mais de uma vez por obstáculo: garanta que a contagem aconteça uma vez por detecção, e não a cada volta do laço.
O contador fica em 0KitTry: Confira se o passo de somar 1 está dentro do ramo "se tem obstáculo", e não fora dele: é um bug de programação.
O contador conta demaisSimuladorTry: O somar 1 dispara a cada volta do laço enquanto encosta num mesmo obstáculo; conte só uma vez por nova detecção.
O contador nunca mudaSimuladorTry: Confirme que o bloco de somar 1 está dentro da condição do sensor, e não no laço puro e simples.
Riscos demaisSem eletrônicosTry: Só faça um risco quando o cartão "vire para desviar" realmente disparar, e não a cada passo.
Esqueceram de zerar o contadorSem eletrônicosTry: Comece sempre uma rodada nova colocando o contador de volta em 0: o valor guardado precisa começar do zero.

Gabarito da verificação de aprendizagem

As respostas aparecem aqui só para o adulto; a folha do estudante mantém tudo escondido.

1. Diagnostique o tipo de bug mais provável.
Resposta correta: Um bug de sensor que precisa de recalibração
Por quê: O mesmo código, mais a iluminação mudada, mais leituras ruins, aponta para um bug de sensor e calibração, e não de programa nem mecânico.
2. O que é depurar?
Resposta correta: Descobrir por que o resultado real é diferente do esperado, e depois consertar isso
Por quê: Depurar é o trabalho de detetive de achar por que o resultado real difere do esperado, e então consertar essa causa.
3. Um robô andava reto na semana passada. O programa dele não mudou, mas agora ele faz curva para um lado em toda rodada. Qual família de bug é a mais provável?
Resposta correta: Um bug mecânico
Por quê: Quando o código não mudou e o robô puxa sempre para o mesmo lado, desconfie de um bug mecânico, tipo uma roda frouxa ou um fio se arrastando.
4. O que é um contador?
Resposta correta: Uma variável que começa num número e sobe de um em um cada vez que alguma coisa acontece
Por quê: Um contador é uma variável que guarda uma contagem acumulada, começando num número e subindo de um em um a cada evento.
5. Num ensaio de confiabilidade, o que é o "resultado esperado"?
Resposta correta: O que DEVERIA acontecer se o programa funcionar direito
Por quê: O resultado esperado é o que deveria acontecer; você o compara com o resultado real a cada rodada para ver se o robô é confiável.
6. Por que se roda a mesma tarefa três vezes num ensaio de confiabilidade?
Resposta correta: Para provar que o robô funciona de novo e de novo, e não só uma vez por sorte
Por quê: Rodadas repetidas que batem provam a confiabilidade; se o resultado real de uma rodada não bater com o esperado, você achou um bug para consertar.