Fab Lab Kids: oficina experimental de fabricação digital de brinquedos educativos

Paulo Eduardo Fonseca de Campos, Heloisa Maria Domingues Neves, Alex Garcia Smith Angelo

Paulo Eduardo Fonseca de Campos é Arquiteto, Doutor em Arquitetura e Urbanismo. É professor e pesquisador da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo (FAUUSP) e Coordenador do Curso de Design. Pesquisa a produção do design e arquitetura contemporâneos e sua transição desde os sistemas produtivos clássicos aos atuais meios digitais de fabricação.

Heloisa Maria Domingues Neves é Arquiteta, Mestre em Comunicação e Semiótica. Aluna do Fab Academy do Center for Bits and Atoms - MIT. Tem interesse na área de Open Design, Design Colaborativo, Fabricação Digital, Fab Lab’s.

Alex Garcia Smith Angelo é Arquiteto. Pesquisador da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo - USP. Estuda as tecnologias digitais de fabricação aplicadas à Arquitetura e ao Design. Tem interesse na inserção da fabricação digital e redes de conhecimento como parte de políticas públicas na área de educação.


Como citar esse texto: CAMPOS, P. E. F.; NEVES, H. M. D.; ANGELO, A. G. S. Fab Lab Kids: oficina experimental de fabricação digital de brinquedos educativos. V!RUS, São Carlos, n. 7, julho 2012. Disponível em: <http://www.nomads.usp.br/virus/virus07/?sec=4&item=4&lang=pt>. Acesso em: 09 Mai. 2021.


Resumo

O presente artigo descreve o processo conceitual e teórico da realização de uma oficina experimental de fabricação digital de brinquedos educativos junto a comunidade da cidade de Guarulhos. O projeto foi coordenado pelo DIGI FAB (grupo de estudos em fabricação digital aplicados ao design e a arquitetura da FAU USP) em parceria com o Fab Lab Costa Rica, Fab Lab Lima, Fab Lab Barcelona e Secretaria do Meio Ambiente da cidade de Guarulhos. O objetivo principal do projeto foi experimentar o aprender-fazendo, o aprender em rede e o aprender através do uso de novas tecnologias como a fabricação e a eletrônica digital por meio do tema da educação ambiental. O resultado alcançado foi satisfatório, apontando algumas falhas que serão discutidas durante o artigo e tratadas como pontos a serem metodologicamente melhor trabalhados em futuras atividades, mas, principalmente, o projeto apresenta acertos em relação à experiência do aprender em rede e aprender fazendo, e na nítida apropriação da oficina pela comunidade.

Palavras-chave: Ensino; Redes de conhecimento; Fabricação Digital; Meio Ambiente.


1. Novos paradigmas para a produção material proporcionando novas formas de aprendizado

A Revolução da Tecnologia e da Informação, ou TIC como se nomeia, criou novos meios de comunicação instrumentalizada por um número expressivo de inovações tais como o computador pessoal, a internet, novos materiais, novos meios de fabricação, entre outros tantos descobrimentos técnico-científicos, criando um novo tipo de socialização em contínua expansão. Segundo Gershenfeld (2005, p. 13) passamos por um limiar dessa revolução que nos leva a pensar no binômio bits e átomos através de uma fronteira mais fluida e permeável, na medida em que um mundo de átomos está sendo personalizado cada vez mais através dos bits e de máquinas-ferramentas cada vez mais acessíveis. Frente a isso, e acreditando que tal revolução acabou por também revolucionar outras áreas, torna-se importante realçar o valor do conceito de redes e cooperação e da construção de um saber baseado no fazer (entendendo-se aqui neste experimento enquanto um fazer através da eletrônica e da fabricação digital). Segundo Castells (2011, p. 566):

“a inclusão/exclusão em redes e a arquitetura das relações entre redes, possibilitadas por tecnologias da informação que operam à velocidade da luz, configuram os processos e funções predominantes em nossas sociedades. Redes são estruturas abertas capazes de expandir de forma ilimitada, integrando novos nós, desde que consigam comunicar-se dentro da rede, ou seja, desde que compartilhem os mesmos códigos de comunicação (por exemplo, valores e objetivos de desempenho).”

Embasados neste conceito de rede acima exposto e nas práticas recorrentes da TIC, podemos refletir sobre novas práticas cooperativas que surgem aliando redes de conhecimento à fabricação digital. Esta aliança nos possibilita a troca de informações e a materialização rápida e precisa de soluções compartilhadas digitalmente. O enfoque não é somente no aperfeiçoamento dos ambientes virtuais, mas sim, em um equilíbrio entre a rede virtual e possibilidades de materializações. Segundo Gershenfeld (2005, p. 18), será através da fabricação digital que tornaremos tangíveis os mundos virtuais que criamos.

Seguindo um pouco além, podemos dizer que tal quebra de paradigma transforma também a maneira de como alguém pode absorver o conhecimento. O conjunto de técnicas digitais disponíveis para comunicação em rede e para a fabricação, poderiam propor um retorno entre teoria e a prática, o fazer para aprender, propondo não mais um caráter intelectualista e individualista do conhecimento, mas um processo que se realiza nas relações entre sujeito e o mundo, constituindo-se em relações de transformações resultadas da confrontação entre a cooperação e a materialização de conhecimentos. Frente a isso, acredita-se ser possível e desejável constituir redes de conhecimento técnico que tenham como pressuposto e compromisso na disseminação de um novo tipo de saber, no qual ganha corpo através da materialização de soluções com o uso da fabricação digital. Para que isso venha a acontecer, urgem realizações com esse caráter, de modo a conhecermos quais os limites e ganhos que essas tecnologias juntas podem nos oferecer em termos de inovação.

Neste marco se situa a oficina realizada por nós, e cujos resultados são apresentados neste artigo. Resumidamente, tentamos fazer com que os conceitos acima discutidos pudessem ser concretizados através de um grupo de alunos, os quais durante um dia receberam informações sobre fabricação digital, eletrônica e reuso da madeira, com a finalidade de construírem por si mesmos uma lixeira/brinquedo educativa com um contador eletrônico acoplado, que por sua vez, tem como objetivo quantificar objetos a serem armazenados para serem reciclados. Dentre os processos apresentados aos alunos podemos citar: a colaboração e a aprendizagem virtuais, personalização de objeto, visualização de um processo de fresagem de madeira em uma máquina CNC (controle numérico por computador) e soldagem de componentes em placas de circuitos eletrônicos.

2. Redes de conhecimento embasadas em uma nova forma de ensinar

O projeto Fab Lab Kids realizado no Brasil é fruto de um projeto maior que se configura em redes abertas de informação e conhecimento. Ele faz parte de um dos projetos da rede Fab Lab. Fab Lab é a abreviação de laboratórios de fabricação e estão presentes em muitos países do mundo. Eles possuem uma fundação mais conceitual, visto que o projeto nasceu dentro do MIT (Massachussets Institute of Technology)1. Dentro da rede, encontram-se alguns projetos colaborativos e um número de iniciativas de troca de projetos e experiências entre os labs. Os labs ao redor do mundo, através de um sistema comum de vídeo conferências utilizado em reuniões, treinamento e no dia a dia dos laboratórios, estão regularmente em contato uns com os outros para troca de experiências. Cada Fab Lab possui uma ênfase definida localmente de acordo com problemas locais. Na Índia, por exemplo, existem projetos de desenvolvimento de placas eletrônicas que facilitem a geração de energia, já na Costa Rica existem projetos para resolução de problemas de tecnologia de internet sem fio para a agricultura, educação e produção médica2. Alguns Fab Labs são abertos ao público para que produzam seus objetos, assim como para profissionais que queiram desenvolver produtos. O Brasil vem aos poucos se incluindo nesta rede e pretende em pouco tempo já ter o seu primeiro Fab Lab instalado. O projeto Fab Kids, experimento em questão neste artigo, se configurou enquanto um dos primeiros passos para a concretização desta parceria.

Explicado, portanto, a conexão entre os envolvidos, citaremos na sequência os três parceiros mais próximos na formação da rede que se configurou para a experiência do Fab Lab Kids Guarulhos.

2.1 O projeto Fab Lab Kids no Fab Lab Barcelona

O Fab Lab Barcelona3, vinculado ao Institute for Advanced Architecture of Catalonia – IaaC, é hoje um dos principais laboratórios de fabricação digital que tomam parte na rede mundial Fab Lab. O Fab Lab Kids, criado pelo Fab Lab Barcelona, é uma atividade aberta a crianças e jovens de 10 a 16 anos. No laboratório, em um período de duas horas e meia por semana, grupos de crianças e jovens, separados por idade, desenvolvem, com o apoio de monitores, atividades voltadas para despertar a criatividade e conceber produtos inovadores. Em suma, busca-se evidenciar a necessidade de inventar, de criar algo que tenha a ver com o desenvolvimento humano. A criança tem capacidade criativa mais desimpedida para inventar, e a criatividade está intimamente ligada às suas emoções, e, portanto, seu desenvolvimento pode aumentar o crescimento pessoal e a expansão de seus talentos. Segundo os seus criadores, o Fab Lab Kids, é um laboratório criativo que promove o desenvolvimento da inteligência, criatividade e imaginação das crianças e jovens. É um lugar onde se estimula o pensamento e a inovação ocorre, um espaço onde se realizam atividades educativas e recreativas destinadas às crianças e adolescentes com foco em design e fabricação digital.4

2.2 O projeto “Acampamentos de Construção e Aprendizagem” do Fab Lab Costa Rica/Lutec

Sob direção do professor Milton Villegas-Lemus foi criado nos anos 2000 o Fab Lab Costa Rica ou Lutec-Luthiers de la Tecnología, sediado na segunda maior universidade pública daquele país, o TEC-Instituto Tecnológico de Costa Rica5, na cidade de Cartago. Villegas-Lemus (2011, s.p.) define como uma das bases de seu pensamento o “construtivismo recursivo” que é a união de dois conceitos, um proveniente da área da sociologia e outro da área da computação, e ainda define da seguinte maneira as atividades do laboratório que são direcionadas ao público infantil:

“Os Acampamentos de Construção e Aprendizagem são ações dentro e fora da universidade, em escolas e comunidades rurais, com crianças de 9 a 11 anos.Estudantes voluntários são incentivados para participarem do projeto. Nesses Acampamentos de Construção e Aprendizagem, as crianças criam seus próprios projetos de brinquedos e também desenvolvem protótipos de produtos.” (VILLEGAS-LEMUS, 2011, s.p.)

O mesmo conclui afirmando que depois de anos de experiência com os Acampamentos, chegou à conclusão de que a melhor forma de buscar uma alternativa à estrutura educativa tradicional seria implementar um programa que atendesse às crianças após o horário da escola, incorporando como parte principal do método proposto a hipótese de que o próprio aluno apresentasse seus projetos aos pais e aos estudantes universitários que o acompanhariam no programa.

2.3 O Fab Lab Lima, o projeto da lixeira/brinquedo educativo

O desenho da lixeira/brinquedo educacional é do designer e diretor do Fab Lab Lima, Victor Freundt. Uma de suas pesquisas é o desenvolvimento de personagens infantis baseados na cultura popular e o uso da tecnologia pelas crianças de uma forma inteligente e criativa estimulando-as a criarem seus próprios brinquedos e jogos.

A família “Tacho”, nome dado pelo designer à linha de desenhos trabalhada na oficina, foi escolhida para estimular os alunos para novas formas inusitadas de desenho para um objeto infantil e também para que os alunos se familiarizem com processos de colaboração e personalização.

3. O Projeto piloto Fab Lab Kids - oficina experimental de fabricação digital de brinquedos da Prefeitura de Guarulhos

Partindo da teoria acima exposta e nos guiando pelos estudos de caso já realizados em Barcelona e Costa Rica, surgiu a Oficina Fab Lab Kids. Como metodologia proposta, decidiu-se trabalhar fortemente o conceito de colaboração através da parceria com o Fab Lab Costa Rica, a qual participou ativamente e durante todo o tempo da oficina, mostrando seus projetos aos alunos de Guarulhos, ajudando-os com as dificuldades encontradas e fazendo comentários finais aos projetos realizados. O objetivo deste trabalho em rede era atenuar as barreiras geográficas e culturais e que pudessem de alguma maneira, contribuir com um aprendizado mais amplo. Ademais, o grupo de Costa Rica possui ampla experiência com a temática doa oficina e de alguma maneira estávamos todos aprendendo com eles. Com relação a Barcelona, a relação foi mais no sentido de entendermos como o projeto é realizado e como pedagogicamente poderíamos envolver os alunos ao tema da fabricação digital e eletrônica, apesar de também termos contado com a participação online do coordenador deste laboratório. Por sua vez, a cooperação com o Fab Lab Lima foi no sentido de participar do projeto6 desenvolvido por Victor Freundt neste laboratório, o qual nos cedeu os desenhos base das lixeiras/brinquedos educativos (a qual vamos explicar em detalhes adiante) para que as crianças pudessem personalizá-las e adequá-la para que fosse implementada com o contador digital (também melhor explicado adiante).

O objetivo imediato da oficina foi introduzir a um grupo de 18 crianças entre 7 e 12 anos da cidade de Guarulhos, questões ambientais e sua possível vinculação com o uso de eletrônica e fabricação digital. Por sua vez, pode-se dizer que a oficina teve como propósito principal o estímulo à criatividade, ao pensamento, à inovação e ao intercâmbio de ideias com outras culturas latino-americanas, além de proporcionar vivências práticas de trabalho em grupo.

1 Site “Center for Bits and Atoms”: http://cba.mit.edu/.

2 Site com lista de Fab Labs : http://fab.cba.mit.edu/about/labs/

3 Site “FabLab BCN”: http://fablabbcn.org/

4 Site “Fab Lab Kids”: www.fablabkids.org/programa-2009-2010/

5 Site “TEC Tecnológico de Costa Rica”: http://www.tec.ac.cr

6 Victor Freundt : http://fablabbcn.org/2011/10/victor-freundt-graduado-en-el-fab-academy-barcelona-gana-premios-de-diseno-e-innovacion-en-peru/

Por parte dos pesquisadores que realizaram o workshop, a inserção da fabricação digital como parte de políticas públicas na área de educação é um dos objetos de estudo do Grupo de Pesquisa DIGI FAB da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo que investiga, entre outros temas, a implementação de ações educativas e culturais via ferramentas de fabricação digital. A partir da iniciativa do referido grupo de pesquisa, com a colaboração de outros laboratórios da rede internacional Fab Lab e em função do interesse da Prefeitura Municipal de Guarulhos, além de empresas do setor privado, foi possível a realização do projeto piloto. O evento foi realizado em dezembro de 2011 no Centro de Educação Ambiental Virgínia Ranalli, durante um sábado das 9:00h às 18:00h, e contava com facilitadores locais e participantes via skype (monitores e pequenas apresentações).

Figura 1. Pôster de apresentação do Projeto. Fonte: Autores

3.1. A lixeira ecológica de madeira reciclada.

O objeto trabalhado pelos alunos foi a “Tacho” uma lixeira/brinquedo de madeira, projeto enviado pelo coordenador do Fab Lab de Lima especialmente para a oficina, a fim de que nesta primeira etapa as crianças pudessem ter acesso a um objeto a ser personalizado e que se utilizasse de técnicas de fabricação digital para fabricação. Como tínhamos um período muito curto para a realização da oficina, as crianças não visualizaram todo o processo de corte das peças, recebendo já as partes cortadas para que fossem personalizadas e montadas. No entanto, durante um dos intervalos, um técnico fabricou uma parte da lixeira em frente aos alunos e respondeu às questões que foram surgindo, demonstrando como foram fabricadas as peças desde o desenho no computador até o envio do arquivo para a fresadora CNC.

Figura 2. Demonstração fresadora CNC. Fonte: Autores

Figura 3. Tipos de lixeiras, desenhadas em Rhinocerus/McNeel (designer Victor Freundt). Fonte: Autores

A madeira utilizada foi retirada a partir de peças brutas, beneficiadas na Serraria Ecológica da Prefeitura Municipal de Guarulhos e convertidas em chapas. Este processo também foi mostrado às crianças através de fotos.

Figura 4. Serraria Prefeitura de Guarulhos, 2011. Fonte: PMG.

As chapas de madeira foram, posteriormente, entregues à empresa responsável pelo seu corte em fresadora CNC, já na etapa de fabricação digital do produto. Os arquivos digitais contendo os projetos paramétricos das lixeiras ecológicas, para sua fabricação, foram enviados pelo Fab Lab Lima.

Figura 5. Tecnoflexorouters CNC. Fonte: Autores

Figura 6. Madeira ‘bruta’ e a lixeira ecológica. Fonte: Autores

Figura 7. Lixeira montada. Fonte: Autores

3.2 Os kits de eletrônica do Fab Lab Costa Rica/Lutec

Os kits contendo componentes eletrônicos e placas de circuitos, para serem montados pelas crianças nessa primeira oficina, foram desenvolvidos e enviados pelo Fab Lab Costa Rica /TEC-Tecnológico de Costa Rica – LuTec, sob a supervisão do Prof. Milton Villegas-Lemus. Tais componentes eletrônicos são os mesmos empregados nos Acampamentos de Construção e Aprendizagem desenvolvidos na Costa Rica, conforme já comentado. Os kits constituíam-se de módulos de circuitos com um contador digital e um sensor sensível à luz. Anexos a esses módulos haviam baterias, leds e cabos que as crianças montaram durante a oficina através de soldas e de encaixes simples.

O princípio geral de funcionamento dos componentes eletrônicos instalados na Lixeira Ecológica, após montagem pelas crianças, consistia no acionamento de um contador digital, na medida em que um objeto caía no cesto e o raio de luz entre o LED e o sensor de iluminação era interrompido.

Figura 8. Kits de eletrônica enviados pelo Fab Lab Costa Rica. Fonte: Autores

3.3 A Oficina

Após uma breve apresentação inicial da dinâmica da oficina, realizada por integrantes da Secretaria do Meio Ambiente, da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da USP e do Fab Lab Barcelona, cuja intervenção se deu por meio de vídeo conferência, as crianças iniciaram a personalização de suas Lixeiras Ecológicas. Cada grupo de crianças adotou um tutor na Costa Rica, responsável por sua orientação e acompanhamento por vídeo conferência.

Figura 9. Alunos se apresentando ao Fab Lab Costa Rica. Fonte: Autores

Figura 10. Personalização da Lixeira/brinquedo ecológica. Fonte: Autores

Figura 11. Personalização da Lixeira/brinquedo ecológica. Fonte: Autores

Figura 12. Personalização da Lixeira/brinquedo ecológica. Fonte: Autores

Figura 13. Apresentação aos tutores do FAB LAB Costa Rica. Fonte: Autores

Após a personalização do projeto, as crianças montaram as lixeiras e iniciaram a montagem dos componentes eletrônicos. As crianças montaram, soldaram e testaram o funcionamento de cada módulo eletrônico apresentado pela equipe do Lutec da Costa Rica, sob a supervisão dos facilitadores locais. A montagem dos kits teve a participação direta da equipe da Costa Rica, que explicou passo a passo a forma de montagem dos kits por vídeo conferência, assistida por duas câmeras para captar os diferentes ângulos para melhor compreensão da operação. Enquanto isso facilitadores do Grupo DIGI FAB USP e o professor Benito Juarez do Fab Lab Lima, coordenaram cada grupo.

Figura 14. Momento de aprender fazendo - eletrônica. Fonte: Autores

Figura 15. Momento de aprender fazendo - eletrônica. Fonte: Autores

Figura 16. Momento de aprender fazendo - eletrônica. Fonte: Autores

Figura 17. Momento de aprender fazendo - eletrônica, com os módulos funcionando e as lixeiras ao fundo. Fonte: Autores

Figura 18. Lixeira/brinquedo personalizadas sem os kits eletrônicos. Fonte: Autores

Para uma melhor compreensão pelos alunos do projeto como um todo, haveria uma discussão em sala de aula em conjunto, sobre a melhor forma de acoplar o dispositivo na lixeira/brinquedo, no entanto, pelo curto tempo restante e pelo horário avançado da oficina, não houve a junção das partes para a finalização em um projeto único. Houve somente uma breve finalização feita pelos organizadores brasileiros e costarriquenhos.

5. Reflexões sobre o Projeto Piloto

A oficina teve um resultado positivo pois cumpriu seu objetivo principal que era o de experimentar o aprender fazendo, o aprender em rede e o aprender através do uso de novas tecnologias como a fabricação e a eletrônica digital. O projeto também teve uma repercussão positiva junto a municipalidade de Guarulhos, vencendo o primeiro Prêmio de Melhor Tecnologia Cidadã de 2011 pelo Departamento de Tecnologia e Informática da prefeitura de Guarulhos.7

Como pontos a serem aprofundados em próximas oficinas podemos dizer que apesar das abordagens nas temáticas propostas: fabricação digital, eletrônica, meio ambiente e ensino através de redes de conhecimento, a experiência demonstrou a nítida importância no aprofundamento das técnicas de inserção da tecnologia no processo criativo, visto que a personalização e montagem dos kits trouxeram aprendizado técnico, mas não cumpriu com as expectativas de um aprendizado criativo aprofundado. CAMPOS (2005 apud CAMPOS, 2008, p.101) nos ensina que:

“Papert busca chamar nossa atenção para o fato de que, se mergulharmos em situações de aprendizagem ao invés de olhá-las a certa distância, se tivermos com elas uma maior conectividade ao invés de estarmos separados, elas se tornarão poderosas para nosso aprendizado. O envolvimento, a aplicação plena àquilo que estamos aprendendo é, em sua teoria, a chave para o verdadeiro aprendizado.”

Em uma avaliação mais aprofundada, a experiência da oficina não foi totalmente completa na medida em que não houve participação direta das crianças no desenvolvimento do objeto, ou seja, se houvesse interação direta oferecendo um problema, ou condições para a descoberta de algum e incentivando sua solução através do ferramental tecnológico, a atividade ofereceria maiores ganhos científicos aos alunos, novamente citando CAMPOS (2008, pp.13-14);

“Vale ressaltar que a ação do formador, perante as dificuldades de seu aprendiz nos ambientes informatizados implica um árduo trabalho de planejamento, baseado na reflexão de todas as etapas, onde o formador/colaborador age diante das indagações dos alunos, favorecendo a autonomia da construção nova do conhecimento em relação ao problema em questão. Queremos dizer que, ao utilizar a tecnologia como mediadora, devemos planejar a sua utilização de uma forma que possibilite ao aluno construir seu conhecimento, não só por meio do computador, mas nas relações estabelecidas com o colega e com o professor e todas as fontes possíveis de conhecimento.”

E em uma reflexão sobre o papel do computador nesse processo, Blikstein (2011, p.11) nos ensina que:

“E diante da complexidade da ciência e da indústria dos nossos dias, quem não souber viver em simbiose cognitiva com as máquinas (e suas redes) não terá muita chance de sobreviver. É exatamente aí que entra o computador na educação. Esqueça o computador como terminal de acesso à internet. Esqueça o computador como máquina multimídia. O verdadeiro valor do computador na educação é permitir que os alunos criem modelos – ou seja, aprendam ciência como se faz ciência hoje em dia.”

Neste contexto teórico e prático de experiências bem sucedidas e salvo comparações estruturais e conceituais, a oficina careceu em não permitir uma maior interação criativa entre os alunos. Porém, estas falhas detectadas nos conduzirão à melhoras para futuras atividades, visto que a pedra fundamental foi lançada e esta acabou por criar um campo aberto para experimentação acerca dos temas acima descritos de maneira muito mais próxima da comunidade, saindo assim do mundo estritamente acadêmico, papel este que entendemos ser o da universidade.



Referências

BLIKSTEIN, P. O mito do mau aluno e porque o Brasil pode ser o líder mundial de uma revolução educacional. 2011. Disponível em: < http://www.blikstein.com/paulo/documents/books/blikstein-brasil_pode_ser_lider_mundial_em_educacao.pdf>. Acesso: 28 jun. 2012

CAMPOS, F. Diálogo entre Paulo Freire e Seymour: a prática educativa e as tecnologias digitais de informações e comunicação. Tese (Doutorado), Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2008.

CASTELLS, M . A Sociedade em rede. São Paulo: Paz e Terra, 2011.

GERSHENFELD, N. FAB: The coming revolution on your desktop: from personal computers to personal fabrication. Nova Iorque: Basic Books, 2005.

VILLEGAS-LEMUS, M. Aprendendo com brinquedos. In: Fab Lab SP: fabricação digital: para quê e para quem?, São Paulo: 08 dez. 2011. Faculdade de Arquitetura e Urbanismo - Universidade de São Paulo (FAU/USP). [vídeo] Disponível em: <http://www.youtube.com/watch?v=Cmw9Myrakvc>. acesso em: 25 jun. 2012


7 Site: http://www.telecidadania.blogspot.com.br/

Fab Lab Kids: experimental workshop on manufacturing digital educational toys

Paulo Eduardo Fonseca de Campos, Heloisa Maria Domingues Neves and Alex Garcia Smith Angelo

Paul Campos Eduardo Fonseca is an Architect and Doctor of Architecture and Urbanism. He is a professor and researcher at the School of Architecture and Urbanism of the University of São Paulo (FAUUSP) and Coordinator of the Design Program. He researches design production and contemporary architecture and its transition from traditional production systems to current digital means of manufacturing.

Heloisa Maria Domingues Neves is an Architect and Master of Communication and Semiotics. Student of Fab Academy of the Center for Bits and Atoms - MIT. She is interested in the areas of Open Design, Collaborative Design, Digital Manufacturing and Fab Labs.

Alex Garcia Smith Angelo is an Architect. Researcher at the School of Architecture and Urbanism of the University of São Paulo (FAUUSP). He studies the digital manufacturing technologies applied to Architecture and Design. He is interested in the inclusion of digital manufacturing and knowledge networks as part of public policies in education.


How to quote this text: Campos P. E. F.; Neves, H. M. D.; Angelo, A. G. S. 2012. Fab Lab Kids: 1° Digital Fabrication Workshop aimed at children in Brazil. Translated from Portuguese by Paulo Ortega, V!RUS, n. 7, [online] Available at: <http://www.nomads.usp.br/virus/virus07/?sec=4&item=4&lang=en>. [Accessed: 09 May 2021].


Abstract

This article describes the conceptual and theoretical process of an experimental workshop on digitally manufacturing educational toys in conjunction with the community of the city of Guarulhos. The project was coordinated by DIGI FAB (research group on digital manufacturing applied to design and architecture at FAU USP) in partnership with Fab Lab Costa Rica, Lab Fab Lima, Fab Lab Barcelona and the Department of the Environment of the city of Guarulhos. The main objective of the project was to experience learning-by-doing, network learning and learning through the use of new technologies such as manufacturing and digital electronics through the theme of environmental education. The result was satisfactory, pointing out some flaws that will be discussed in the article and treated as points to be methodologically better worked out in future activities, but mainly, the project demonstrates successes in relation to network learning and learning-by-doing, and to the clear appropriation of the workshop by the community.

Keywords: Education, Knowledge Networks, Digital Fabrication, Environment.


1. New paradigms for material production providing new ways of learning

The Technology and Information Revolution, or TIC as it is named, created new means of communication instrumentalized by a significant number of innovations such as the personal computer, the Internet, new materials, new means of production, among many other technical and scientific discoveries, creating a new kind of socialization in continuous expansion. According to Gershenfeld (2005, p. 13) we passed a threshold of this revolution that leads us to think of the binomial bits and atoms through a more fluid and permeable border, to the extent that a world of atoms is being increasingly personalized through the ever more accessible bits and machines. Faced with this, and believing that this revolution eventually also revolutionized other areas, it is important to highlight the value of the concept of networks and cooperation and of the construction of experience-based knowledge (it being understood in this experiment as experience through electronics and digital manufacturing). According to Castells (2011, p. 566):

inclusion / exclusion in networks and the architecture of relationships between networks, enabled by information technologies that operate at the speed of light, shape functions and processes prevalent in our societies. Networks are open structures capable of expanding indefinitely, integrating new nodes, provided they can communicate within the network, i.e., share the same communication codes (for example, values and performance goals).

Based upon the network concept described above and upon the recurrent practices of TIC, we can reflect on new cooperative practices that emerge by combining knowledge networks with digital manufacturing. This alliance enables us to exchange information and the fast and accurate materialization of digitally shared solutions. The focus is not only on the improvement of virtual environments, but on a balance between the virtual network and possibilities of materialization. According to Gershenfeld (2005, p. 18), it will be through digital manufacturing that we will make tangible the virtual worlds we create.

Continuing a step further, we can say that this paradigm shift also changes the way one can absorb knowledge. The set of digital techniques available for network communication and manufacturing could provide feedback between theory and practice, learning-by-doing, simply proposing an intellectualist and individualistic nature of knowledge, but a process that takes place in the relations between subject and world, being relationships of transformations resulting from the balance between cooperation and realization of knowledge. Given this, it is believed to be possible and desirable to form technical knowledge networks that have as an assumption and commitment the spread of a new kind of knowledge, which is embodied through the materialization of solutions with the use of digital manufacturing. For this to happen, projects of this nature emerge, in an effort to understand the limits and benefits that these technologies together can offer us in terms of innovation.

Within this framework lies a workshop held by us, and whose results are presented in this article. Briefly, we strove to make it such that the concepts discussed above could be implemented through a group of students who for one day received information about digital manufacturing, electronics and the reuse of wood, in order to build for themselves an educational trash bin/toy coupled with an electronic counter, which in turn aims to quantify objects to be stored to be recycled. Among the processes presented to students, we can cite: collaboration and virtual learning, object customization, the visualization of a process of milling wood in a CNC machine (computer numerical control) and the soldering of components on circuit boards.

2. Knowledge networks grounded in a new way of teaching

The Fab Lab Kids project carried out in Brazil is the result of a larger project that is configured in open networks of information and knowledge. It is part of one of the Fab Lab network projects. Fab Lab is an abbreviation for fabrication laboratories, which are present in many countries around the world. They have a more conceptual foundation, since the project was born at MIT (the Massachusetts Institute of Technology)1. Within the network, there are some collaborative projects and a number of initiatives for the exchange of projects and experiences among the labs. The labs around the world, through a common system of video conferencing used in meetings, training and day to day in laboratories, are regularly in contact with each other to exchange experiences. Each Fab Lab has an locally defined emphasis according to local problems. In India, for example, there are projects to develop electronic panels that facilitate the generation of energy, while in Costa Rica there are plans for solving problems related to wireless Internet technology for agriculture, education and medical production2. Some Fab Labs are open for the public to produce their objects, as well as for professionals who want to develop products. Brazil has been gradually including itself in this network and soon intends to have its first ever Fab Lab installed. The Fab Kids project, the experiment in question in this article, is envisioned as a first step to implementing this partnership.

Thus explained, therefore, the connection between those involved, we will cite the following three closest partners in the formation of the network that was assembled for the Fab Lab Kids Guarulhos experience.

2.1 The Fab Lab Kids project by Fab Lab Barcelona

Fab Lab Barcelona3, linked to the Institute for Advanced Architecture of Catalonia – IaaC, is now one of the leading digital manufacturing laboratories taking part in the worldwide Fab Lab network. Fab Lab Kids, created by Fab Lab Barcelona, is an open project with activities for children and young people 10 to 16 years old. In the laboratory, for two and a half hours a week, groups of children and young people, separated by age, develop with the support of chaperones, activities aimed at awakening creativity and designing innovative products. In short, we seek to highlight the need to invent, to create something that has to do with human development. Children have more unimpeded creative ability to invent, and creativity is closely linked to their emotions, and therefore their development can increase personal growth and the expansion of their talents. According to its creators, Fab Lab Kids is a creative laboratory that promotes the development of intelligence, creativity and imagination of children and youth. It is a place to stimulate thought and where innovation takes place, a place where educational and recreational activities for children and adolescents are performed with a focus on design and digital manufacturing4.

2.2 The "Construction and Learning Camps" project by Fab Lab Costa Rica/Lutec

Under the guidance of Professor Milton Villegas-Lemus, Fab Lab, Costa Rica or Lutec Luthiers de la Tecnología was created in the 2000s, headquartered in the second-largest public university in that country, the TEC-Technological Institute of Costa Rica5 (Instituto Tecnológico de Costa Rica) in the city of Cartago. Villegas-Lemus (2011, sp) defines as one of the foundations of his thought "recursive constructivism", which is the union of two concepts, one from the area of sociology and the other from the area of computation, and he still defines the laboratory activities directed at children as follows:

Construction and Learning Camps are initiatives within and outside the university, in schools and rural communities, with children aged 9 to 11. Student volunteers are encouraged to participate in the project. In these Construction and Learning Camps, children create their own toy designs and also develop product prototypes. (Lemus-Villegas, 2011, S.P.)

Lemus-Villegas concludes affirming that after years of experience with the Camps, he came to the conclusion that the best way to seek an alternative to the traditional educational structure would be to implement a program that would attend to the children after school hours, incorporating as a main part of the method proposed the idea that the students themselves would present their projects to parents and to the university students who monitor the program.

2.3 Fab Lab Lima, the garbage bin/educational toy project

The designer of the garbage bin/educational toy is the designer and director of Fab Lab Lima, Victor Freundt. One of his lines of research is the development of children's characters based on popular culture and the intelligent and creative use of technology by children, encouraging them to create their own toys and games.

The "Tacho" family, a name given by the designer to the line drawings created in the workshop, was chosen to encourage new and unusual student designs for objects for children, and also so that students become familiar with processes of collaboration and personalization.

3. The Fab Lab Kids pilot Project – experimental digital toy manufacturing workshop by the City of Guarulhos

1 Site “Center for Bits and Atoms”: http://cba.mit.edu/.

2 Site with list of Fab Labs : http://fab.cba.mit.edu/about/labs/

3 Site “FabLab BCN”: http://fablabbcn.org/

4 Site “Fab Lab Kids”: www.fablabkids.org/programa-2009-2010/

5 Site “TEC Tecnológico de Costa Rica”: http://www.tec.ac.cr

Based in the theory outlined above and guided by the case studies already carried out in Barcelona and Costa Rica, the Fab Lab Kids Workshop emerged. As a proposed methodology, we decided to extensively employ the concept of collaboration through a partnership with Fab Lab Costa Rica, which actively participated in and throughout the workshop, exhibiting their projects for the Guarulhos students, helping them with the difficulties encountered and making final comments on the projects undertaken. The objective of this networking was to mitigate geographic and cultural barriers, which might somehow contribute to broader learning. Moreover, the Costa Rica group has extensive experience with the workshop and we all learned from them in one way or another. With respect to Barcelona, the relationship was more to understand how the project is done and how we engage students pedagogically with the topic of digital manufacturing and electronics, although we also benefitted from the online participation of the coordinator of that program. For its part, the cooperation with Fab Lab Lima occurred with the goal of participating in the project6 developed by Victor Freundt, who provided us the base drawings of the garbage bin/educational toys (which we explain in detail below) so the children could personalize and adapt them so they could be implemented with the digital counter (also better explained later).

The immediate objective of the workshop was to introduce to a group of 18 children, between 7 and 12 years old from the city of Guarulhos, environmental issues and their possible connection with the use of electronics and digital manufacturing. In turn, it can be said that the workshop had as a main purpose the encouragement of creativity, thought, innovation and idea exchange with other Latin American cultures, as well as providing practical experience in group work.

On the part of the researchers who conducted the workshop, the inclusion of digital manufacturing as part of public educational policy is one of the objects of study of the Research Group DIGI FAB from the Faculty of Architecture and Urbanism of the University of São Paulo which investigates, among other issues, the implementation of educational and cultural initiatives through digital manufacturing tools. From the initiative of that research group, in collaboration with other laboratories in the worldwide Fab Lab network and in the best interests of the Municipality of Guarulhos, in addition to private sector companies, it was possible to conduct the pilot project. The event was held in December 2011 at the Virgínia Ranalli Environmental Education Center (Centro de Educação Ambiental Virgínia Ranalli), on a Saturday from 9:00 to 18:00, and included local facilitators and participants via Skype (monitors and small presentations).

Figure 1. Poster presentation of the project. Source: Authos

3.1. The ecological garbage bin made of recycled wood.

The object developed by the students was "Tacho", a garbage bin/ wooden toy, sent by the project coordinator of Fab Lab Lima especially for the workshop, so that in this first stage children could have access to an object to be customized and which made use of digital manufacturing techniques. Because we had a very short time for the workshop, children did not witness the whole process of cutting the pieces, receiving the pre-cut parts and having them personalized and mounted. However, during a break, a technician fabricated a part of the trash bin in front of students and answered questions that emerged, showing how the parts were manufactured from the digital design to the sending of the file to the CNC milling machine.

Figure 2. CNC milling machine demonstration. Source: Authors.

Figure 3. Types of garbage bins, designed in Rhinocerus/McNeel (designer Victor Freundt). Source: Authors

The wood used was extracted from raw timber, donated by the Ecological Sawmill of the City of Guarulhos and converted into sheets. This process was also shown to children through pictures.

Figure 4. Ecological Sawmill of the City of Guarulhos, 2011. Source: PMG.

The wooden sheets were then delivered to the company responsible for its CNC cutting, already in the digital manufacturing step of the process. Digital files containing the parametric garbage bin designs, for manufacturing, were sent by Fab Lab Lima.

Figure 5. CNC technoflexorouters. Source: Authors.

Figure 6. “Raw” timber and the ecological garbage bin. Source: Authors.

Figure 7. Fully assembled garbage bin. Source: Authors.

3.2 Fab Lab Costa Rica’s/Lutec’s Electronic Kits

Kits containing electronic components and circuit boards, to be assembled by children in this first workshop, were developed and submitted by Fab Lab Costa Rica/TEC-Technological of Costa Rica - LuTec, under the supervision of Prof. Milton Villegas-Lemus. These electronic components are the same used in the Construction and Learning Camps developed in Costa Rica, as already mentioned. The kits are made up of circuit modules with a digital counter and a light sensor. Attached to these modules were batteries, LEDs and cables that children at a workshop set up by welding and simple fittings.

The general principle of operation of the electronic components installed in the Ecological Garbage Bin, after assembly by children, consisted in the activation of a digital counter, such that an object falling into basket would interrupt the beam of light between the LED and the light sensor.

Figure 8. Electronic kits sent by Fab Lab Costa Rica. Source: Authors.

3.3 The Workshop

After a brief initial presentation of the dynamics of the workshop by members of the Department of the Environment, from the USP Department of Architecture and Urbanism and Fab Lab Barcelona, whose contribution was effected by video conference, the children began to customize their Ecological Garbage Bins. Each group of children adopted a tutor in Costa Rica, responsible for their guidance and monitoring by video conference.

Figure 9. Students introducing themselves to Fab Lab Costa Rica. Source: Authors.

Figure 10. Personalization of the Ecological Garbage Bin/Toy. Source: Authors.

Figure 11. Personalization of the Ecological Garbage Bin/Toy. Source: Authors.

Figure 12. Personalization of the Ecological Garbage Bin/Toy. Source: Authors.

Figure 13. Presentation for the tutors from FAB LAB Costa Rica. Source: Authors.

6 Victor Freundt : http://fablabbcn.org/2011/10/victor-Freundt-graduado-en-el-fab-academy-barcelona-gana-premios-de-diseno-e-innovacion-en-peru/

After customizing the project, the children assembled the garbage bins and began the assembly of electronic components. The children assembled, welded and tested the operation of each electronic module presented by Lutec staff from Costa Rica, under the supervision of local facilitators. The assembly of the kits involved the direct participation of the Costa Rica team, who explained step by step how to assemble the kits by video conference, assisted by two cameras to capture the different angles for better understanding of the operation. Meanwhile, the facilitators from the DIGI FAB USP Group and Fab Lab Lima’s Professor Benito Juarez coordinated each group.

Figure 14. An (electronic) instance of learning-by-doing. Source: Authors.

Figure 15. An (electronic) instance of learning-by-doing. Source: Authors.

Figure 16. An (electronic) instance of learning-by-doing. Source: Authors.

Figure 17. An (electronic) instance of learning-by-doing, with functioning modules and the garbage bins in the background. Source: Authors.

Figure 18. Customized garbage bin/toy without the electronic kits. Source: Authors.

For a better student understanding of the project as a whole, there would be a joint discussion in the classroom on how best to engage the device in the trash bin/toy. However, with the short time remaining and the workshop’s late schedule, we did not have the joining of parts necessary to synthesize the various components of the workshop into a single project. There was only a brief finalization made ​​by the Brazilian and Costa Rican organizers.

5. Reflections on the Pilot Project

The workshop had a positive result as it fulfilled its main objective, which was to try to learn by doing, network learning and learning through the use of new technologies such as manufacturing and digital electronics. The project also had a positive impact on the municipality of Guarulhos, winning the first prize for Best Citizen Technology in 2011 from the Department of Information Technology of the city of Guarulhos7.

As points to be further elaborated in the upcoming workshops, we can say that despite the proposed thematic approaches: digital manufacturing, electronics, environment and education through knowledge networks, experience has demonstrated the clear importance of the further development of techniques for integrating technology into the creative process, since the customization and assembly of the kits afforded technical learning, but did not met the expectations of in-depth creative learning. Campos (2005 apud Campos, 2011, p.101) teaches us that:

Papert seeks to draw our attention to the fact that if you dive into learning situations rather than look at them from a distance, if we have a greater connectivity with them rather than being separate, they become powerful for our learning. Involvement, the full self-application to what we are learning is, in theory, the key to real learning.

In a further evaluation, the experience of the workshop was not fully complete in that there was no direct participation of children in the development of the object, that is, if there had been direct interaction providing a problem, or conditions for the discovery of one and encouraging its solution through technological tools, the activity would offer greater scientific gains for students, again citing Campos (2008, pp.13-14)

It is noteworthy that the action of the trainer, regarding the difficulties of his apprentice in computing environments, requires intense planning, based on consideration of all stages, where the trainer/developer acts on the questions of students, promoting the autonomy of new knowledge construction relating to the problem in question. We mean that when using technology as a mediator, we must plan its use in a way that enables students to build knowledge, not only through the computer, but through the relationships established with colleagues, teachers and all possible sources of knowledge.

And in a reflection on the role of computers in this process, Blikstein (2011, p. 11) teaches us that:

And given the complexity of science and industry today, those who do not know how live in cognitive symbiosis with machinery (and their networks) will not have much chance of surviving. This is exactly where the computer comes into education. Forget the computer as an Internet access terminal. Forget the computer as a multimedia machine. The true value of computers in education is to enable students to create models – i.e., to learn science as science is done today.

In this theoretical and practical context, successful experiences and saving for structural and conceptual comparisons, the workshop lacked in that it did not allow a greater creative interaction among students. However, these identified faults will lead us to improvements for future activities, since the cornerstone was laid and this ended up creating an open field for experimentation on the themes described above, and in a manner much closer to the community, thus leaving the strictly academic world – a world in which we understand the university to reside.

Bibliography

Blikstein, P., 2011. O mito do mau aluno e porque o Brasil pode ser o líder mundial de uma revolução educacional. Avaliable at: < http://www.blikstein.com/paulo/documents/books/blikstein-brasil_pode_ser_lider_mundial_em_educacao.pdf>. [Acessed 28 jun. 2012]

Campos, F. 2008. Diálogo entre Paulo Freire e Seymour: a prática educativa e as tecnologias digitais de informações e comunicação. Tese (Doutorado), Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo.

Castells, M. 2011. A Sociedade em rede. São Paulo: Paz e Terra.

Gershenfeld, N. 2005. FAB: The coming revolution on your desktop: from personal computers to personal fabrication. Nova Iorque: Basic Books.

Villegas-Lemus, M. 2011. Aprendendo com brinquedos. In: Fab Lab SP: fabricação digital: para quê e para quem?, São Paulo: 08 dez. 2011. Faculdade de Arquitetura e Urbanismo - Universidade de São Paulo (FAU/USP). [vídeo] Avaliable at: <http://www.youtube.com/watch?v=Cmw9Myrakvc>. [Acessed 25 jun. 2012]

7 Site: http://www.telecidadania.blogspot.com.br/