Ensinando computação sem o uso do Computador: Computação Desplugada

Tanto o Grupo de Educação Tutorial do curso de Ciência da Computação (GETComp) quanto o Departamento de Ciência da Computação (DCC/UFJF) têm como um dos seus objetivos motivar alunos do Ensino Fundamental e do Ensino Médio de escolas públicas a ingressarem no curso de Ciência da Computação, pois, muitas vezes, alunos que têm interesse por matemática e tecnologia acabam escolhendo opções de curso mais clássicas, como engenharia. Isso ocorre devido à dificuldade de se explicar o que um cientista da computação faz, já que o curso tem uma formação generalista que abrange vários tópicos, permitindo ao cientista da computação diversas possibilidades de trabalho após o término do curso.

Percebendo a necessidade de divulgar o curso nas escolas o GETComp já participou de feiras de profissões e mostra de trabalhos em diversas oportunidades. Porém, com o passar do tempo, o grupo notou que essas oportunidades não têm sido suficientes para demonstrar o que é a ciência da computação.

GETComp na feira de profissões da E. E. Henrique Burnier

Uma alternativa seria desenvolver nos colégios públicos projetos relacionados à Informática, apresentando para crianças e adolescentes conceitos de lógica de programação, como, por exemplo, a instrução através de jogos educativos. No entanto, esta abordagem requer um laboratório de informática nas escolas, que muitas vezes não está disponível ou é obsoleto, não possuindo máquinas suficientes para todos os alunos.

No XXIII encontro nacional de grupos PET (ENAPET), o GETComp, após uma troca de informações com o PET Informática da Universidade Estadual de Maringá, teve contato com o conceito de Computação Desplugada. Este conceito é apresentado no livro Ciência da Computação Desplugada: Ensinando Ciência da Computação sem o uso do computador, escrito por Tim Bell, Ian H. Witten e Mike Fellows. O livro é disponibilizado gratuitamente e propõe diversas atividades desplugadas para serem realizadas em programas de extensão com crianças de várias idades. O melhor é que essas atividades são sempre muito bem descritas e podem ser aplicadas por profissionais que não são cientistas da computação.

Recorte da capa do livro Ciência da Computação Desplugada

Abaixo destacamos um trecho da introdução do livro

Os computadores estão por toda parte. Todos nós precisamos aprender como usá-los e muitos de nós os utilizam todos os dias. Mas como eles funcionam? Como eles pensam? E como podem funcionar mais rápido e melhor? A Ciência da Computação é uma área fascinante que explora tais perguntas. As atividades simples e divertidas deste livro, projetadas para crianças de várias idades, apresentarão como os computadores funcionam em alguns aspectos - sem que as crianças precisem usar um computador!

A primeira atividade desplugada que o grupo imaginou é um desafio de xadrez. Considerando um tabuleiro de xadrez simplificado, conforme figura abaixo, com o cavalo na posição 1 do tabuleiro, o desafio é passar por todas as 12 casas do tabuleiro sem repetir nenhuma e voltando para a posição inicial. Lembre-se que o cavalo tem o movimento em L. Por exemplo, saindo da casa 1 o cavalo pode ir para as casas 6, 7 ou 9. Você consegue resolver o desafio?

Tabuleiro de xadrez simplificado com 12 casas e a peça do cavalo

A descrição da tarefa pode ser simples, mas se você tentou, percebeu que realizar o desafio é bem mais difícil do que parece. A quantidade de possibilidades impede que o desafio seja feito pela técnica de “Tentativa e erro”.

Após este primeiro momento, deixamos o xadrez de lado por um instante e vamos nos concentrar em um outro desafio: o do Guia Turístico. Este é bem mais simples. No mapa abaixo, começando no hotel, devemos passar por todas as atrações turísticas e retornar ao hotel na sequência. Uma das rotas que podemos tomar é: Hotel => Museu de Cera => Loja => Roda Gigante => Praça => Zoo => Aquário => Galeria de Arte => Museu => Biblioteca => Castelo => Catedral => Hotel. Não repetimos nenhum ponto turístico, e passamos por todos! Agora tente criar uma rota diferente!

Voltando para o tabuleiro de xadrez, para resolver o complicado desafio vamos precisar de uma estratégia. Que tal fazer um mapa, parecido com o do guia turístico, para o tabuleiro de xadrez? Em que cada bolinha representa uma casa e a ligação entre duas bolinhas representa a possibilidade de movimento do cavalo entre uma casa e outra. Observe que a casa 1 tem ligação com a casa 6, com a casa 7 e com a casa 9. Exatamente como na figura original! (Se estiver em dúvida, volte na figura para conferir).

O Mapa não está disposto de forma muito eficiente, não é? Com as ligações todas embaraçadas fica difícil enxergar algo. Portanto, que tal ajustar o mapa para que ele seja disposto de forma mais eficiente?

Ajustando o desenho do mapa, fica descomplicado conferir os movimentos do cavalo. Que tal fazer o desafio de passar por todas as casas agora? A rota 1 => 9 => 3 => 11 => 5 => 7 => 12 => 4 => 10 => 2 => 8 => 6 => 1 resolve o desafio! Se observarmos de forma mais atenta percebemos que o mapeamento dos movimentos do cavalo é o mesmo mapa do guia turístico. E que a solução para o problema do guia turístico é a mesma solução para o desafio do cavalo! Dessa forma, solucionamos um problema super difícil com um problema super fácil! Super legal, não é?

O que isso tem a ver com CIência da Computação?????

Tudo! O mote da ciência da computação é resolver problemas, dos mais diversos tipos, entretanto se conseguirmos simplificar um desafio podemos resolvê-lo de forma muito mais rápida. Conseguimos achar uma rota para o guia turístico “no olho”, mas e se houvesse mais pontos turísticos? Imagine se quisermos montar o guia turístico do Brasil inteiro, teria quantas atrações? Mil? Dez mil? Mais? Seria impossível resolvermos dessa maneira, por isso precisamos de um computador e de um algoritmo que consiga nos dar a resposta desse “quebra-cabeça”.

O desafio do Guia Turístico é um problema clássico da Computação chamado de Ciclo Hamiltoniano, e transformar um “mapa” em outro é chamado de isomorfismo de grafos.

Em Agosto de 2018, o GETComp foi convidado para realizar uma palestra no Centro de Formação do Professor da Prefeitura de Juiz de Fora. Este projeto é um programa de formação contínua em que professores da rede pública municipal de Juiz de Fora participam de debates e discussões voltadas à melhoria da educação municipal. A palestra contou com dois getianos, o tutor do GETComp Marcelo Caniato, e a professora do DCC Lorenza Moreno. Inicialmente foi apresentado o programa de educação tutorial e os trabalhos realizados pelo GETComp. Também foi apresentado o Curso de Ciência da Computação, suas áreas, e as possibilidades de trabalho para o formando, além de algumas iniciativas para promover a Ciência da Computação que já estão em estado avançado nos Estados Unidos e projetos que estão florescendo no Brasil. Por fim, foram realizadas três atividades de computação desplugada, como as apresentadas acima, com os professores presentes. A recepção foi muito boa e eles ficaram animados com a possibilidade de realizar essas atividades em suas escolas.

Este ano, na II Mostra da Graduação da Semana de Ciência, Tecnologia e Sociedade da UFJF, além de seus projetos tradicionais, o grupo exibiu a atividade de computação desplugada relacionada ao xadrez. Os jovens que passaram por lá gostaram muito do desafio e se mostraram abertos à possibilidade de cursar Ciência da Computação no futuro. O GETComp tem como objetivo, a partir de 2019, visitar escolas públicas da cidade para realizar atividades do gênero, em um novo projeto batizado de GETUnplugged.