UTILIZANDO O ARDUINO COMO PLATAFORMA

EDUCACIONAL NO ENSINO DE FÍSICA

Autor1: Wilian Kamada

Autor 2: Astrogildo de Carvalho Junqueira

Modalidade: RELATOS DE EXPERIÊNCIA

RESUMO

Vivemos em uma época em que o uso da tecnologia em sala de aula já não é apenas mais uma questão duvidosa sobre o seu enorme potencial didático, a sua inserção passa a ser necessária diante dos recursos que são disponibilizados instantaneamente, como: a busca pela autonomia do aluno no processo de aprendizagem, motivação para a sala de aula, atrelar o cotidiano com a prática e aumentar o processo cognitivo do aluno. Dentre as várias formas de aplicação, este projeto mostrará a utilização do Arduino para os alunos do Segundo ano do Ensino Médio frente ao conteúdo de Calorimetria, mas que pode ser estendido para todos os alunos em qualquer nível de estudo: Fundamental ou Médio. A sua aplicabilidade envolver que os estudantes utilizem a placa do Arduino conectado diretamente a um computador e que utilizem sensores de temperatura e/ou pressão para monitor fenômenos cotidianos baseados em um ensino por investigação propostos pela metodologia de Ciclos de Modelagens de David Hestenes (1996).

Palavras Chaves: Arduino. Ensino. Física. Modelagem.

PROBLEMA

Em um extenso panorama educacional encontramos um contexto particular

acerca do Ensino de Física que apresenta uma vasta lista de dificuldade, questionamentos e apontamentos para sua didática em sala de aula. Inicialmente como Fiolhias e Trindade (2003) apontam:

Uma característica da Física que a torna particularmente difícil para os alunos é o fato de lidar com conceitos abstratos e, em larga medida, contra - intuitivos. A capacidade de abstração dos estudantes, em especial os mais novos, é reduzida. Em consequência, muitos deles não conseguem apreender a ligação da Física com a vida real. (FIOLHIAS e TRINDADE, 2003, p.260)

Na Física existem diversos conceitos, teorias que exigem um alto grau de abstração para sua compreensão. Envolve desde o nível subatômico até um nível grandioso de corpos celestes e galáxias, conteúdos que em diversas situações o estudante não consegue interpretar ou entender por não fazer parte da sua realidade. Estudam e não conseguem enxergar onde aplicar ou até mesmo utilizar

conceitos Físicos importantíssimos na sua realidade, por exemplo, os conceitos básicos de calorimetria e termodinâmica.

Em diversos componentes curriculares, a educação está sofrendo com o baixo desempenho, desmotivação, desinteresse e indisciplina, quase todas as salas de aulas passaram ou passam por esses problemas pedagógicos. E no ensino de física, não é diferente, e tende a se intensificar se for um ensino apenas baseado na teoria, sem experimentação e/ou aulas práticas, tornando-se extremamente abstrato e consequentemente, não apresentará sentindo algum para o estudante, que estará totalmente passivo no processo de ensino e ficará descontextualizado, deslocado, desmotivado e desconectado do mundo (DIAS; NOVIKOFF; SOUZA, 2011).

Segundo Medeiros e Medeiros (2002) o ensino de Física não é simples e nem fácil, pois lida e aborda conceitos abstratos, desde do nível macroscópico até o nível microscópico de partículas subatômicas. Na prática a Física envolve experiências desde o nível mais simples, feitas com materiais recicláveis e/ou de fácil acesso, até de nível complexo realizadas em laboratório de pesquisa de alto padrão científico. Consequentemente o que se evidência é a sua necessidade em sala de aula.

De acordo com Martinazzo (2014):

Os alunos já não se satisfazem apenas com aulas expositivas de Física, e anseiam por mais e os professores estão angustiados diante da evolução tecnológica e da mudança comportamental de seus alunos que estão irrequietos com as aulas tradicionais (MARTINAZZO, 2014, p.22).

Como estratégia para modificar as aulas tradicionais, os professores de Física têm a opção de utilizar o laboratório didático experimental, mas em diversas escolas faltam espaços físicos ou realmente não existem espaço. Nas exceções, quando há, geralmente não comportam todos os alunos da sala de aula, faltam materiais e há ausência de um apoio técnico para o professor, que no seu tempo de aula precisa preparar, montar e desmontar cada experiência, resultando que muitos professores não realizem as atividades experimentais, seja pela falta de espaço, ou de material ou de suporte técnico.

Outra estratégia que os educadores utilizam é: no atual mercado existem diversos conjuntos comerciais de experimentos que já vem prontos e o educador não tem liberdade para alterar ou modificar, já que estes kits são de experiências pontuais, por exemplo: conjunto de eletricidade, de termodinâmica ou de óptica. Nestes equipamentos, existem peças contadas e selecionadas para determinadas experiências, que de modo exclusivo, permitem seguir a experiência a partir de um roteiro previamente específico e fechado, sem a possibilidade de realizar mudanças no decorrer do procedimento pelo professor e não permitem novas abordagens de acordo com cada turma e a cada momento.

Segundo Laudares (2014):

A utilização de kits experimentais prontos, em laboratórios de Ensino de Física, diminui a interação do aluno com o experimento, já que o processo ensino/aprendizagem se dá também com a interpretação entre a atividade prática e o aluno (LAUDADES, 2004, p.51).

Outra característica determinante na situação atual das escolas é o valor monetário desses conjuntos comerciais, que podem apresentar um valor extremamente alto, fora do orçamento real da escola e do professor. Como Souza (2011) relata:

Contra o uso destes equipamentos (kits) em nossas salas de aula está o custo, em geral, muito alto. Como alternativa, tem sido proposto soluções de baixo custo envolvendo diferentes portas de comunicação e periféricos do PC (SOUZA, 2001, p.1702).

Apesar de muitas escolas não possuírem o laboratório físico de Física, a maior parte das escolas tem à sua disposição, às vezes pouco usados, os computadores, confere a pesquisa TIC Educação 2013, pesquisa sobre o uso das Tecnologias de Informação e Comunicação nas Escolas Brasileira apontou que 99% das escolas possuem computador em seu ambiente físico. Desta forma, os professores conseguem usar o computador como instrumento de laboratório.

Diante destas situações o professor necessita procurar por métodos inovadores, propostas diferentes, novas ferramentas e possíveis caminhos para substituir a metodologia tradicional do giz e da lousa, baseado somente em uma aula expositiva. Fiolhais e Trindade (2003) apontam a necessidade de mudar o método usual para superar o fracasso escolar das aulas tradicionais, ou seja, o uso de computadores e softwares melhoram a aprendizagem, e passam a ser um recente apoio pedagógico para se estruturar como uma nova ferramenta no ensino, uma vez que os computadores estão cada vez mais aperfeiçoados, rápidos e potentes, surgindo como uma oportunidade para o educador usar as TICs como forma de aprendizagem em suas aulas, cursos ou apresentações.

Presencia-se a necessidade da inserção e de novos usos das novas tecnologias disponíveis, das estratégias e dos recursos educacionais para a sala de aula, especialmente no ensino de Física. Como Santos aponta:

A proposta de usar o computador como ferramenta para atividades didáticas de laboratório tem como premissa que o estudante participe de

forma ativa do processo educacional, na tentativa de se alcançar melhores resultados de aprendizagem (SANTOS, 2014, p.19).

O computador como plataforma e equipamento de ensino e de aprendizagem pode automatizar todo o processo de coletas de dados experimentais, isto é, além do computador poder registar off-line (sem acesso à internet) e online (acesso à internet) os dados de determinada experiência, ele mesmo pode mensurar de acordo com as instruções prévias do usuário, por exemplo: coletar temperaturas ao longo de um dia, coletar valores de pressão, umidade, movimento, velocidade por quanto tempo for necessário. Este processo surge para facilitar e agregar mais informações ao trabalho do estudante ou do pesquisador, que não precisa ficar coletando dados ao longo das experiências, que podem durar dias ou semanas, enquanto que o computador pode fazer isso de maneira automática e não incluir erros por falta de atenção na medição.

Cavalcante, Tavolaro e Molisani (2011), relatam:

A introdução da metodologia experimental de aquisição de dados por computador representa a possibilidade real de uso das técnicas de análise estatística de dados experimentais. Além da melhoria da precisão dos resultados, a redução no tempo de coleta de dados e a rápida representação dos mesmo na forma de gráficos, permitem criar no laboratório de física um ambiente de construção do conhecimento físico. O estudante pode observar o fenômeno, predizer o resultado, isto é, formula hipóteses, rapidamente comparar os resultados obtidos com os previstos pelo modelo teórico, explicar possíveis diferenças entre o previsto e o observado e ainda, reformular suas hipóteses, fazer ajustes experimentais e testá-las novamente (CAVALCANTE, TAVOLARO, MOLISANI, 2011, p. 4503).

Para a automatização de coletas de dados através do computador, de maneira livre e de baixo custo, temos a ferramenta do Arduino que é uma plataforma eletrônica de livre programação (projeto Hardware Open – source) e constituída por uma única placa, que contém um microcontrolador AVR. Seu surgimento foi na Itália, na cidade de Ivrea, na província de Turim, para os alunos do Instituito Ivrea como alternativa para as ferramentas caras que estavam disponíveis no mercado. Contudo, diante diversos problemas e riscos de fechamento do Instituto, os criadores tornaram o projeto livre (projeto Hardware Open-Source), para que mesmo após o fechamento o projeto continuaria existindo e não seria esquecido.

Figura 1. Placa Arduino Fonte http://arduino.cc

Atualmente encontraram-se diversos modelos de diferentes fabricantes de Arduino, que são usados em diversas áreas do conhecimento como engenharia, medicina e cada vez mais intensificado na educação por possuir um baixo custo comparado os kits educacionais prontos e compostos por roteiros fixos, permitindo que sejam feitos novos procedimentos e experiencias no decorrer das aulas, principalmente nas de Física.

O Arduino encontra-se na licença denominada de Licença Creative Commons (Creative Commons Attribution Share-Alike license), com o significado de que permite a adaptação, reformulação, restruturação ou reelaboração para todos os fins, seja lucrativo ou não, desde que o mérito e o crédito sejam dados ao autor e as obras publicadas sejam licenciadas sob os mesmos termos. A programação também é open-source, utilizando o Java.

Figura 2. Creative Commons Attribution Share-Alike license

A placa é de livre programação, isto é, o educador e o educando tem uma gama de oportunidades e de formas de programação para o seu objetivo, neste caso o professor fica responsável por saber como utilizar e realizar a programação, definir a metodologia em sala de aula e de como tornar a atividade proposta em uma aprendizagem significativa.

Neste projeto a placa será usado a placa “Arduino Uno”. Como metodologia existe a modelagem, de acordo com Veit e Teodoro (2002) o significado em especifico usado para modelagem é a representação de forma simples de um sistema com suas características iniciais, juntamente com modelos matemáticos para estabelecerem a relação entre quantidades físicas e o tempo. Utilizando a modelagem, o educador gera uma possibilidade de explicar e esclarecer a física de modo mais objetivo e claro, os alunos passam a enxerga que a Física não é um assunto imutável, não apresenta um simples fim e não tem respostas para tudo, por isso há a necessidade de experimentação, discussões e confronto de ideias. Essa ferramenta contribui para a compreensão e o desenvolvimento cognitivo da aprendizagem construtivista.

Diante de tantas possibilidades e usos das TICs, tanto na formação do docente pedagógico, como nas práxis do docente, as TICs acabam por serem esquecidas, deixadas de lado e acumulando pó nas escolas pela razão dos docentes não apresentarem contado contínuo no curso de graduação ou formação continuada. Como relatam Cavalcante, Tavolaro e Molisani (2011):

Contudo, apesar das potencialidades, o computador ainda é pouco utilizado em laboratórios de física, quer pela falta de informação dos professores sobre os recursos oferecidos, quer pela dificuldade em adquirir interfaces e programas de aquisição, devido ao elevado custo e também por serem sistemas fechados que impossibilitam um estudo mais detalhado de suas características e modificações que permitam adaptações para outros experimentos (CAVALCANTE, TAVOLARO, MOLISANI, 2011, p.4504).

OBJETIVOS

Pesquisar e analisar as contribuições que o uso do Arduino oferece para o

desenvolvimento da aprendizagem significativa no ensino de Física por meio de construção de modelos e ciclos de modelagem proposto por David Hestenes (1996) no Ensino de Física.

METODOLOGIA

De acordo com Heidemann e Veit (2012) destacam explicitamente que para o desenvolvimento do ciclo é necessário a divisão em duas partes, subdivididos em quatro fases: o desenvolvimento e a implementação do modelo. Na primeira etapa do desenvolvimento (discussão pré-laboratorial), subdividas em três etapas, requer que o professor contextualize a questão com o cotidiano e a natureza. Com a questão em foco e problematizada, é a base para que os alunos sejam separados livremente em grupos permitindo que possam discutir, debater, e utilizar de diversas ferramentas como simulações computacionais, vídeos, sequências de fotos, experimentos de laboratório, etc. Neste momento os grupos podem criar ou recriar modelos teóricos para a situação física abordada, verificando fundamentalmente sua validade. Na segunda etapa chamada de investigação, os grupos elaborarão novas ferramentas, experimentos para representar os modelos criados. O professor deve estar plenamente capacitado e preparado para inserir e trabalhar novas ferramentas para que se tenha o melhor desenvolvimento produto, isto é, um material que apresente equações, tabelas, gráficos, diagramas e os termos técnicos científicos. Na última etapa (discussão pós-laboratorial), os grupos mostram e justificam seus resultados e conclusões, a discussão precisa ser clara, os alunos terão tempo e liberdade para apontar seus resultados. Destaca-se que os modelos não necessitam estar completos, ou extremamente rebuscados, bastam estar dentro dos critérios de validades fixados e previstos anteriormente com o professor, porque os modelos apresentam uma validade para cada fenômeno físico, isto é, não existirá a dualidade de certo ou errado, inseridos no que foi combinado, o modelo está correto. O professor será o mediador e analisará criticamente as questões apresentadas, apontando os equívocos e conduzirá discussões para este procedimento entre os grupos.

No segundo estágio que é a implantação dos modelos, os grupos utilizam os modelos criados, podem reformular ou reelabora-los diante de novas situações, podem livremente aprimorara-los. Neste estágio os estudantes aprofundam e refinam seu modelo, sua validade e sua estrutura. Os alunos trabalham em pequenos grupos e depois apresentam novamente para a sala inteira, e professor continua como mediador, este papel é fundamental para que os grupos discorram sobre os modelos, apontem e questionem os modelos vizinhos e se possível, o próprio. Esquematicamente Heidemann (2012) elabora o seguinte quadro para facilitar a visualização dos estágios dos ciclos e suas respectivas etapas:

Quadro 1 – Resumo dos estágios e das fases dos ciclos de modelagem propostos por Hestenes.

Fonte: Heidemann e Veit, p. 977, 2012.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Com o objetivo e foco no aluno, almeja-se que este seja ativo em todo o

processo educacional e para fundamentar esta perspectiva nos basearemos nas teorias cognitivas de Lev Semenovitch Vygostky e David Paul Aubusel sobre a aprendizagem significativa.

A aprendizagem significativa desenvolve-se na Teoria de David Ausubel (1963), segundo Moreira define:

O conceito central da teoria de Ausubel é o de aprendizagem significativa, um processo através do qual uma nova informação se relaciona, de maneira substantiva (não-literal) e não arbitrária, a um aspecto relevante a estrutura cognitiva do indivíduo. Neste processo a nova informação interage com sua estrutura de conhecimento específica, a qual Ausubel chama de “conceito subsunçor” ou simplesmente “subsunçor”, existente na estrutura cognitiva de quem aprende (MOREIRA, 2009, p.7).

Observa-se que para o educador, para a ação de planejar e preparar aula ou atividade é necessário que se tenha conhecimento sobre o que estudante já sabe, pois será a base para que o aluno aprenda. O conhecimento prévio é a ancora

para que novas informações encaixem nos subsunçores existentes nas estruturas cognitivas dos estudantes (AUSUBEL, NOVAK, HANESIA, 1980, p.294).

Para que a aprendizagem significativa exista, há um processo de interação entre os novos conceitos e os conceitos que já foram aprendidos, isto é, o novo material ou é incorporado ou assimilado para que modifique a estrutura prévia. Caso este processo não ocorra, Ausubel define como aprendizagem mecânica ou automática. “Na ausência de subsunções relevantes, a aprendizagem se torna mecânica e a nova informação fica retira de forma arbitrária” (SANTOS, 2014, p.19).

Diante do proposto o professor apresenta papel fundamental como nos mostra Santos:

O papel do professor na promoção de uma aprendizagem significativa tem início na clareza que ele tem a respeito da concepção social da Educação e, consequentemente do seu própria papel social. Somente a consciência e o compromisso com esse papel vão dar forma a um projeto real de sociedade, no qual se inserem e se inter-relacionam cidadãos mais ou menos críticos, mais ou menos engajados, enfim, mais ou menos conscientes (SANTOS, 2008, p.13).

A aprendizagem significativa não acontece em qualquer lugar ou a qualquer instante. Para que ocorra de fato, a natureza da matéria a ser aprendida e a estrutura cognitiva do estudante devem apresentar sentido lógico e ser logicamente significativo. O material educacional adotado pelo professor em suas aulas deve estar disponível, para criar a possibilidade do aprendiz transformar as informações soltas e aleatórias em conhecimento. Adicionando outro fator, é a disponibilidade e interesse do estudante em relacionar o novo material educativo com sua estrutura cognitiva, vale destacar que a memorização e uso mecânico do mesmo, está associado ao ensino tradicional.

E segundo Ausubel, Novak e Hanesian:

A Educação Auxiliada por Computadores (CAE) mostra-se promissora onde o aluno desempenha um papel proeminente na determinação do ritmo do novo aprendizado. Os erros são corrigidos à medida que ocorrem, e a associação entre conceitos (ou tarefas) subordinados são feitas explicitamente com conceitos ou tarefas mais gerais, mais inclusivas, quando o auxílio impresso e\ou tutelar relacionado está disponível. (AUSUBEL, NOVAK, HANESIAN, 1980, p.293).

Para Lev Vygostky o desenvolvimento cognitivo do estudante não pode ser separado ou descontextualizado do contexto social, histórico e cultural em que está presente. Os meios sociais e culturais apresentam funções primordiais no

cidadão: o comportamento, o pensamento e a linguagem são resultados das relações sociais em funções mentais. Em relação ao desenvolvimento cognitivo no estudante é preciso que ocorra a interiorização de signos e instrumentos por meio da interação social. Signo, exclusivamente humano, representa um objeto, fenômeno, situação, evento, que apresenta algum significado e os instrumentos são ferramentas com objetivos, que interpõe o homem e o meio, para transformar a natureza.

Desta forma, para o aprendizado ser concretizado o aluno tem dois níveis de desenvolvimento: o nível de desenvolvimento real e nível de desenvolvimento potencial. O nível real retrata as etapas já concluídas pelo indivíduo, individualmente consegue realizar sem necessitar de ajuda ou suporte. O nível potencial é a capacidade que o indivíduo tem de desenvolver atividades ou tarefa com ajuda dos outros. E para estabelecer novos significados, precisa da zona de desenvolvimento proximal (DORNELES, ARAUJO, VEIT, 2006 p.488).

Para Vygotsky a zona de desenvolvimento proximal (ZDP) é:

[..] a distância entre o nível de desenvolvimento real, que se costuma determinar através da solução independente de problemas, e o nível de desenvolvimento potencial, determinado através da solução de problemas sob a orientação de um adulto ou com companheiros mais capazes (VYGOTSKY, 2008, p.97).

Assim, a ZDP, é uma possibilidade para que o estudante aprenda, para que haja um desenvolvimento cognitivo, e o professor é fundamental como Santos relata:

O professor, portanto, deve ficar atento em lançar desafios que não sejam extremamente superiores ao nível de desenvolvimento real dos estudantes, e nem inferiores ao mesmo, a fim de evitar o desestímulo ou uma falsa percepção da ocorrência de aprendizagem. A importância dada por Vygotsky sobre a interação social para a interiorização de signos, leva à conclusão que as aulas não devem ser mais centralizadas no professor (SANTOS, 2014, p.23).

Como a presença das TICs e diversas possiblidades de ensino, o professor não é mais o transmissor de conhecimento e sua aula não deve ser centralizada na figura do educador. O professor passa a ser o mediador na sala de aula, permitindo a interação mediada em várias relações, do indivíduo com ele mesmo, do homem com a natureza e do homem com os objetos.

Ivic nos mostra a relação das TICs, com a teoria de Vygotsky:

O surgimento recente das mídias audiovisiuais modernas e das tecnologias de informação, suas aplicações no ensino, seu papel, em curto e longo prazos na vida das crianças levantam problemas novos e sérios. Que instrumento será mais pertinente e mais útil para as pesquisas sobre o impacto desses novos instrumentos culturais para o ser humano do que uma teoria como a de Vygotsky, que coloca, precisamente, no centro de suas preocupações, o papel dos instrumentos de cultura no desenvolvimento psicológico, histórico e ontogenético? Essa teoria oferece um quadro conceitual ideal para essas pesquisas, mas falta ainda um trabalho árduo para ser completado para torná-la operacional na condução de pesquisas empíricas. (IVIC, 2010, p.28).

Para o educador, na maioria das situações os educandos compreendem e atribuem significados e sentidos para o contexto da ciência, apoiados no senso comum, e neste momento, a situação requer que o professor esteja mediando a situação para que o entendimento seja por completo e não parcial.

Como forma de análise e interpretação para professor investigar se conceito foi internalizado pelos alunos, deve-se lembrar que o aluno é ativo em seu processo de aprendizado. Consequentemente, em grupos, os estudantes refletem sobre temas, formulam hipóteses, discutem teorias, apontam novas ideias, novos procedimentos e chegam em um consenso, como mediados pelo professor, que estimulou a ZDP, por meio da interação social e da linguagem.

RESULTADOS PARCIAIS

A pesquisa acontece no Colégio da Polícia Militar – Unidade Centro que

Institucionalmente oferece os ensinos Infantil, Fundamental, Médio e Técnico. Abordada e inserida com duas salas de Segundo Ano, cerca de 32 alunos cada sala, durante o período matutino, nas aulas em que o professor, também pesquisador, leciona semanalmente.

Inicialmente os alunos responderam ao questionário inicial diagnóstico sobre conceitos básicos de termodinâmica e eletrodinâmica para servir de conhecimento para o professor pesquisador que se baseia, estrutura e prepara as suas aulas juntamente com os experimentos acerca dos conteúdos de: temperatura, calor, calor específico, resfriamento, capacidade térmica e equilíbrio térmico.

Brevemente após o questionário, com a análise do questionário, os alunos participaram das aulas para compreender o funcionamento e o uso básico do Arduino: como programar e realizar pequenos testes com LEDS, e alguns sensores para compreenderem sua montagem e funcionamento. Aproveitaram para compreender como é a coleta de dados e desenvolver o método científico,

isto é, investigar uma situação, levantar hipóteses, analisar fenômenos, elaborar experiências e modelos, e colocar e prático, exercitando o rigor científico.

Foram escolhidas duas salas do Segundo Ano do Ensino Médio Regular sem qualquer requisito ou escolha de estudantes, para que seja abrangente a todas as salas de aula, mais próximo possível do cotidiano real do professor: salas com grande número de estudantes, sem espaço físico para laboratório prático de Física e alunos irrequietos com a Tecnologia, (TIC) sem poder usar em sala de aula. De acordo, com a metodologia de Hestenes (1996) os alunos foram separados em grupos de 4 a 6 alunos, e aplicado o primeiro estágio: o desenvolvimento do modelo. Sua primeira parte foi a discussão pré-laboratorial proposta pelo professor pesquisador em conjunto com o orientador, que envolveu as seguintes perguntas: Quais fatores estão associados a temperatura de um corpo? Quais fatores dependem para um sistema atingir o equilíbrio térmico? E, os corpos resfriam da mesma maneira, porquê?

Os alunos previamente divididos em pequenos grupos, a divisão foi em consenso entre os próprios alunos, começaram a investigação e a levantar hipóteses sobre o tema questionado. Para responder à questão os alunos precisaram de um planejamento para o desenvolvimento de algum experimento que explique o que foi proposto pelo professor, de modo que haja a resposta teórica e a comprovação prática do que foi estruturado pelos grupos.

Na próxima etapa, os alunos continuadamente em grupos, apresentaram suas ideias para a classe e para o professor de forma oral e escrita, justificando suas conclusões, lembrando que os outros grupos podem acrescentar ou questionar ideias apresentadas, e ainda incorporar o que foi apresentado em seus modelos. Neste caso, os alunos podem modificar seus trabalhos de acordo com a discussão e perguntas nas discussões e na mediação do professor.

Em seguida, os alunos implementaram o modelo recém-confeccionado, para construírem seus respectivos experimentos obrigatoriamente com o uso Arduino e baseado no se produto final, elaboraram um experimento. Desenvolveram a programação e compreenderam o que era para ser mensurado com o uso dos sensores escolhidos, desta forma coletaram dados e fizeram as possíveis conclusões sobre o que foi investigado, elaborando ao final um modelo, com validade limitada, que abrange o que foi questionado pelo professor no começo da atividade.

Figura 03 – Arduino e suas principais ligações. Fonte Fabri Junior 2014.

CONCLUSÃO

A utilização dos ciclos de modelagens propostos por David Hestenes

(1996) propõe que os alunos sejam totalmente ativos na sua construção e na utilização de modelos, para que os mesmos possam aprender de maneira mais significativa com as atividades propostas e que foram levadas pelo professor para a sala de aula. Almeja-se que possam desenvolver a habilidade de elaborar, criar e trabalhar com modelagem, com o intuito de socializem amplamente entre e fora de seus grupos, compreendendo e interpretando os seus respectivos resultados. Os grupos trabalhando embasados nos conceitos de modelagem apresentaram ótimo aproveitamento quanto sua elaboração, pesquisa, levantamento de hipóteses, obtenção e interpretação de dados coletados com a placa do Arduino e o seu respectivo uso.

Dentre os critérios de validação dos modelos, todos os grupos estavam perfeitamente encaixados entre seus integrantes, apresentaram-se participativos e críticos sobre seus modelos e nos que foram apresentados pelos os outros grupos em sala de aula. Compreenderam que o método cientifico não é apenas uma trajetória linear unidirecional e a ciência não foi criada momentaneamente por uma única pessoa. Debateram que a estrutura do modelo tem validade, e apesar da complexidade não funcionam cem por cento a todo momento, analisaram suas particularidades e especificações. Apresentam a validade dos modelos, que pode ser transformada a partir de novas situações e individualidades, para isso os seus requisitos mostrados anteriormente foram de fundamental importância.

Evidenciaram pontos marcantes: a Física está em construção, não está acabada e isso exige pesquisa, levantamento de hipóteses e validação com experiência. Apesar do questionário final não ter sido aplicado com os estudantes, eles relatam que o Arduino inicialmente apresenta um alto grau de laboriosidade do seu manuseio, por ser complexo, devido à dificuldade de programação e as suas ligações com componente e sensores por falta de familiarização, já que nunca haviam utilizado ou havia sido comentado em sala de aula, entretanto o seu uso foi facilmente contornado com novas experiências pelo professor e com o uso continuo, e na mesma direção posteriormente a sua manipulação tornou-se mais sútil e mais simples.

O projeto serviu de motivação para que um grupo do Segundo Ano formasse uma equipe com alunos de outras salas para dar continuidade paralela ao uso Arduino aplicada em um projeto voltada diretamente para ao bem-estar da comunidade da Escola. O grupo está em processo de elaboração de um robô, usando Arduino, que irá recolher lixo nos pátios imediatamente após os intervalos para facilitar a equipe da limpeza. Além de usarem o Arduino querem tornar o projeto sustentável pensando não apenas na sala de aula, mas em toda a comunidade a sua volta.

REFERENCIAS

AUSUBEL, D.P.; NOVAK, J.D.; HANESIAN, H. Psicologia Educacional. Rio de

Janeiro, Interamericana. Tradução para o português Eva Nick. 2 Edição. 1980.

CAVALCANTE, M. A. TAVOLARO, C. R. C. MOLISANI, E. Física com Arduino

para iniciantes. Pontífice Universidade Católica. São Paulo. SP. Universidade

Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre. RS. Revista Brasileira de Ensino de

Física, v. 33, n. 4, 4503, 2011.

DIAS, A. M. M. NOVIKOFF, C. SOUZA, L. E. S. Laboratórios de aprendizagem de

física: resultados de uma experiência pedagógica sustentável. A Física na Escola.

Sociedade Brasileira de Física. V. 12. N.2. Out/2011.

DORNELES, P.F.T., ARAUJO,I.S., VEIT,E.A. Simulação e modelagem

computacionais no auxílio à aprendizagem significativa de conceitos básicos de

eletricidade: Parte I – circuitos elétricos simples. Revista Brasileira de Ensino de

Física, v.28, n.4, p 487-496, 2006.

FIOLHAIS, C. TRINDADE, J. Física no Computador: o Computador como

Ferramenta no Ensino e na Aprendizagem das Ciências Físicas. Centro de Física

Computacional, Universidade de Coimbra. Portugal. Revista Brasileira de Ensino

de Física. V.25, n.3, Setembro, 2003.

HEIDEMANN, L.A.; VEIT, E.A. Ciclos de Modelagem: Uma proposta para integrar

atividades baseadas em simulações computacionais e atividades experimentais

no ensino de física. Caderno Brasileiro de Ensino de Física. V.29,N.Especial 2,

p.965 – 1007. 2012.

HESTENES, D. Modeling Methodology for Physics Teachers.In: International

Coference on Undergraduate Physcis Education. College Park, United States,

p.935-958, 1996.

IVIC, I. Lev Semionovich Vygotsky. Recife: Fundação Joaquim Nabuco. Editora

Massangana, 2010. Coleção Educadores. 140 p.

FABRI JUNIOR, L.A. , GUERRA, F. , TORREZAN NETO, O. HERNANDEZ,

M.F.G., BRAVO, R.L.L. Usando a Plataforma Arduino para criação de Kit

Pedagógico baseado em oficinas de robóticas para introdução à Engenharia no

Ensino Médio. Perspectiva da Ciência e Tecnologia, Campinas, v.3, p. 68, 2014.

MARTINAZZO, C.A. TRENTIN, D.S. FERRARI, D. PIAIA,M.M. Arduino: uma

tecnologia no Ensino de Física. Revista Perpectiva. Erechim – RS. V.38, n.143.

Set/2014.

MOREIRA, M.A. A Teoria da Aprendizagem significativa. Subsídios Teóricos para

o Professor Pesquisar em Ensino de Ciências. Porto Alegre, UFRGS, 2009. 69 p.

SANTOS, E.M.F. Arduino: Uma ferramenta para aquisição de dados, controle e

automação de experimentos de óptica em laboratório didático de Física no Ensino

Médio. Instituto de Física da UFRGS, Porto Alegre. 2014.

SANTOS, J.C.F. O papel do professor na promoção da aprendizagem

significativa. Revista Científica UNIABEU, v. 1, p.9-14, 2008.

SOUZA, A. R., Paixão, A. C., UZEDA, D. D., Dias, M. A., Duarte, S. e Amorim, H.

S. (2011). A placa Arduino: uma opção de baixo custo para experiências de física

assistidas pelo PC. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo.

VEIT, E.A., TEODORO,V.D. Modelagem no Ensino/Aprendizagem de Física e os

novos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio. Revista Brasileira

de Ensino de Física. São Paulo. V.24, N.2. 2002.

VYGOTSKY, L.S. A formação social da mente. São Paulo, 2 ed, Martins Fontes.

VYGOTSKY, L.S. Pensamento e Linguagem. São Paulo, 1 ed, Martins Fontes.