Open Pedagogical Robotics

innovation in mathematics and physics teaching in public education

Authors

  • Juliana Almansa Malagoli Universidade Federal do Paraná, Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Curitiba, PR, Brasil / Universidade Federal do Paraná, Centro de Estudos do Mar, Pontal do Paraná, PR, Brasil https://orcid.org/0000-0002-8723-033X

DOI:

https://doi.org/10.1590/1983-3652.2026.63121

Keywords:

Active learning, Constructionism, Interdisciplinarity, Educational robotics

Abstract

This article presents a pedagogical proposal that integrates educational robotics into the teaching of mathematics and physics, using accessible and low-cost technologies suitable for the reality of public education. The objective is to offer a replicable model of practical activity that promotes learning through experimentation and encourages student protagonism. To this end, a system was developed using arduino, sensors, and a display, capable of measuring temperature, humidity, and distance, and displaying the data in real time. Based on this prototype, activities were designed to explore topics such as thermodynamics, sound waves, kinematics, circular motion, functions, cartesian graphs, temporal variation, physical quantities, and data interpretation. The methodology is grounded in constructionism and active learning, encouraging observation, creation, analysis, and reflection. In addition to its pedagogical potential, the proposal emphasizes the reuse of electronic components and the use of open-source materials, promoting environmental awareness and discussions about sustainability. The results indicate that robotics, combined with sustainability, supports knowledge construction, stimulates autonomy and logical reasoning, and connects theory and practice in a contextualized manner. Therefore, it is feasible in public schools and universities, in addition to contributing to a scientific, creative, investigative, and environmentally responsible education.

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References

ARDUINO. Arduino Nano: Technical Specifications and Pinout Reference. [S. l.], 2024. Disponível em: https://docs.arduino.cc/hardware/nano/. Acesso em: 9 nov. 2025.

ASIMOV, Isaac. I, Robot. New York: Gnome Press, 1950.

BARBOSA, J. B. M.; MENDONÇA, F. J. S.; TAVARES, F. R. M.; FIGUEREDO, J. F. S.; LEITE, M. J. F. Utilização de impressoras 3D para o desenvolvimento de metodologias ativas em cursos de Engenharia. Research, Society and Development, v. 10, n. 10, e181101018657, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i10.18657. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/18657.

CASTRO, Andriele Cordeiro de; SANTOS, Elisangela Coimbra dos; MELO, Thais Oliveira de; SOUZA, Talita Ketlen Santos de; COSTA PAIVA, Venâncio da; JESUS, James Ribeiro Fortes de; BARROSO, Ennaylla Quendra Miranda; RODRIGUES, Rebeca Roque; SILVA, Silviane Nascimento da; SILVA GUIMARAES, Stephanie Caroline Borges da et al. Cultura maker no ensino fundamental: o impacto de TI, robótica, impressão 3D e logística na educação do futuro. Revista Políticas Públicas & Cidades, v. 14, n. 7, e2441–e2441, 2025.

CATLIN, D.; BLAMIRES, M.; CABIBIHAN, J.-J. Educational Robots: Past, Present, Future. In: LAMPROPOULOS, G.; PAPADAKIS, S. (ed.). Social Robots in Education. [S. l.]: Springer, 2025. p. 399–426. Disponível em: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-031-82915-4_16.

COSATE DE ANDRADE, Marina Fernandes; FONSECA, Gustavo; MORALES, Ana Rita; MEI, Lucia Helena Innocentini. Mechanical recycling simulation of polylactide using a chain extender. Advances in Polymer Technology, Wiley Online Library, v. 37, n. 6, p. 2053–2060, 2018.

FIGUEIREDO MELO, Ruth Brito de; SILVA SOUZA, Maria Juliana da. A aplicabilidade do arduino nas atividades experimentais em física: um relato de experiência na extensão. Revista Práticas em Extensão, v. 9, n. 1, p. 37–47, 2025.

FILAMENTS, LSR Professional. What is the difference between PLA and PET filament? [S. l.: s. n.], 2024. Disponível em: https://www.lsrpf.com/pt/blog/what-is-the-difference-between-pla-and-pet-filament. Acesso em: 7 out. 2025.

FREITAS NETO, A.; LOUBET, S.; ALBUQUERQUE, L. M. O uso da impressora 3D no processo de ensino e aprendizagem. Revista Eletrônica Sala de Aula em Foco, v. 10, n. 2, p. 14–27, 2022. Disponível em: https://ojs.ifes.edu.br/index.php/saladeaula/article/view/1377.

GUIMARÃES, Daniel da Silveira; SILVA, Élida Alves da; BARBOSA, Fernando da Costa. Explorando a matemática ea física com o robô seguidor de linha na perspectiva da robótica livre. Texto Livre, SciELO Brasil, v. 14, n. 1, e24895, 2021.

LÓPEZ-BELMONTE, J.; SEGURA-ROBLES, A.; MORENO-GUERRERO, A.-J.; PARRA-GONZÁLEZ, M.-E. Robotics in Education: A Scientific Mapping of the Literature in Web of Science. Electronics, v. 10, n. 3, p. 291, 2021. DOI: 10.3390/electronics10030291. Disponível em: https://doi.org/10.3390/electronics10030291.

MINAYO, Maria Cecília de Souza (ed.). Pesquisa social: teoria, método e criatividade. 34. ed. Petrópolis: Vozes, 2015.

MORAN, José. Metodologias ativas em sala de aula. Revista Pátio. Ensino Médio, Profissional e Tecnológico, Porto Alegre, ano X,(39), p. 10–13, 2018.

MURPHY, Robin R.; WOODS, David D. Beyond Asimov: The three laws of responsible robotics. IEEE Intelligent Systems, v. 24, n. 4, p. 14–20, 2009. DOI: 10.1109/MIS.2009.69.

ONISAKI, C. R.; VIEIRA, G. A. Impressão 3D e o desenvolvimento de produtos educacionais. Educitec – Revista de Estudos e Pesquisas sobre Ensino Tecnológico, v. 5, n. 10, 2021. Disponível em: https://sistemascmc.ifam.edu.br/educitec/index.php/educitec/article/view/638.

OUYANG, F.; XU, W. The effects of educational robotics in STEM education: a multilevel meta-analysis. International Journal of STEM Education, v. 11, p. 7, 2024. Disponível em: https://stemeducationjournal.springeropen.com/articles/10.1186/s40594-024-00469-4.

PAPERT, Seymour. Mindstorms: Children, Computers, and Powerful Ideas. New York: Basic Books, 1980.

PAPERT, Seymour; HAREL, Idit. Situando o construcionismo. Norwood, NJ: Ablex, 1991.

RAINONE, M.; FONDA, C.; CANESSA, E. IMAGINARY Math Exhibition using Low-cost 3D Printers. arXiv preprint arXiv:1409.5595, 2014. Disponível em: https://arxiv.org/abs/1409.5595.

RAMIRO, Rodrigo Correa. As Agendas ODS no Plano Plurianual 2016-2019. Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada (Ipea), 2021.

RESNICK, Mitchel. Jardim de infância para a vida toda: por uma aprendizagem criativa, mão na massa e relevante para todos. [S. l.]: Penso Editora, 2020.

SANTOS, T. L. dos; ROCHA, L. F. B. V.; CRUZ, A. M. L.; FERREIRA, H. J. G. P.; SANTOS, T. G.; MELO, C. J. M.; RIBEIRO, D. L.; MOURA, E. S. Tecnologia de impressão 3D na educação inclusiva: desenvolvimento de recursos didáticos para estudantes com deficiência visual. ARACÊ, v. 7, n. 6, 2025. Disponível em: https://periodicos.newsciencepubl.com/arace/article/view/5682.

SILVA, Marcelo Pires da; BARBOSA, Fernando da Costa. Matemática e Física em experiências de Robótica Livre: explorando o sensor ultrassônico. Texto Livre, SciELO Brasil, v. 14, e29629, 2021.

STALLMAN, Richard M. Free Software, Free Society: Selected Essays of Richard M. Stallman. Boston, MA: GNU Press, 2002. Acesso em: 9 out. 2025. ISBN 1882114981. Disponível em: https://www.gnu.org/philosophy/fsfs/rms-essays.pdf.

THIOLLENT, Michel. Metodologia da pesquisa-ação. 19. ed. São Paulo: Cortez, 2025.

TSELEGKARIDIS, S.; SAPOUNIDIS, T. Exploring the Features of Educational Robotics and STEM Research in Primary Education: A Systematic Literature Review. Education Sciences, v. 12, n. 5, p. 305, 2022. DOI: 10.3390/educsci12050305. Disponível em: https://doi.org/10.3390/educsci12050305.

VALENTE, José Armando. A sala de aula invertida e a possibilidade do ensino personalizado: uma experiência com a graduação em midialogia. Metodologias ativas para uma educação inovadora: uma abordagem teórico-prática. Porto Alegre: Penso, p. 26–44, 2018.

VENTURA, J.; BARBOSA, J.; PIMENTEL, E.; GOMES, J. Educational robotics and the use of drones in education: a systematic mapping of the literature. Research, Society and Development, v. 11, n. 17, e251111739115, 2022. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/39115.

WING, Jeannette M. Computational Thinking. Communications of the ACM, v. 49, n. 3, p. 33–35, 2006. DOI: 10.1145/1118178.1118215.

Published

2026-03-18

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How to Cite

MALAGOLI, Juliana Almansa. Open Pedagogical Robotics: innovation in mathematics and physics teaching in public education. Texto Livre, Belo Horizonte-MG, v. 19, p. e63121, 2026. DOI: 10.1590/1983-3652.2026.63121. Disponível em: https://periodicos.ufmg.br/index.php/textolivre/article/view/63121. Acesso em: 27 may. 2026.