Do ensino de eletrodinâmica básica a aplicação tecnológica com o

Do ensino de eletrodinâmica
básica a aplicação tecnológica
com o uso do Arduino
Vitor da Silva Cavalcante
Dept. de ensino superior – DES Coordenação de
Licenciatura em Física
Instituto Federal do Amazonas - IFAM
Manaus, Amazonas.
[email protected]
Resumo — Apresentamos uma possibilidade em
integrar o arduino com uma aula de eletrodinâmica
básica, onde munidos das informações mais básica para
a construção de um circuito elétrico o alunado deve
utilizar um pouco de programação de forma lúdica, por
intermédio do Ardublock, e deve fazer um LED piscar com
eletrônica digital.
Palavras Chave — Ensino de Física, eletrodinâmica básica,
Arduino, programação em blocos.
I. INTRODUÇÃO
A partir das aulas de Instrumentação para o
Ensino de Física, realizadas em 2014/1, disciplina
obrigatória para conclusão do curso de licenciatura em
física no Instituto Federal do Amazonas – IFAM, fomos
levados a elaborar algumas propostas interventivas que
deveriam ser implementadas, analisadas e avaliadas,
ainda durante essa disciplina e que deveriam ser utilizadas
no Estágio IV, que segundo a proposta do IFAM tem
caráter de intervenção.
Partindo da disciplina de Instrumentação
elaboramos duas propostas interventivas para o estágio
supervisionado IV, onde a primeira proposta pôde ser
testada e avaliada e essa que é a segunda prática deve
ser realizada na última semana de agosto de 2014.
Nossa proposta consiste em: partindo-se das
aulas de eletrodinâmica básica se chegar a elaboração de
aplicação tecnológica através principalmente dos conceitos
físicos. Ideia que se deu devido ao histórico
tradicionalmente técnico que acompanha o IFAM desde a
sua fundação em 1909 onde recebia a nomenclatura de
Escola de Aprendizes Artífices. Assim, nossa intenção é
basicamente resgatar a característica técnica, de ciências
aplicadas, que a instituição vem deixando de levar em
consideração ao manos nas aulas de física. Onde
tomamos como exemplo o caso do curso técnico integrado
de química.
Então, vamos adiante mostrar o percurso que se
inicia com as aulas de eletrodinâmica básica e é concluído
com a aplicação de um LED que liga e desliga através de
programação realizada de forma lúdica por meio do
Ardublok.
José Galúcio Campos
Dept. de ensino superior – DES Coordenação de
Licenciatura em Física
Instituto Federal do Amazonas - IFAM
Manaus, Amazonas.
[email protected]
II. METODOLOGIA
Acreditamos que o ensino de eletrodinâmica no
nível médio possui bastante potencial para a realização de
projetos pautados em aplicações tecnológicas. [4] “Na
escola básica – ou seja, nos níveis fundamental e médio –,
o ensino deve contribuir para a educação do cidadão,
através da compreensão do papel da ciência no
desenvolvimento da tecnologia” (p.232). Concepção essa
que nos dá credibilidade para pensarmos na utilização de
uma certa placa de prototipagem eletrônica nascida na
Itália rica de conceitos da física embutidos. Adiante ela é
apresentada.
Foi daí que tivemos o duplo insight de nos
apropriamos e de apresentarmos o Arduino à turma como
ferramenta para possíveis projetos de aplicação
tecnológica dos conceitos teorizados em eletrodinâmica no
nível médio. Daí, mostramos [1] e [5] que apresentam
situações concretas para o ensino de física onde o Arduino
foi utilizado como possibilidade de transposição didática.
A caracterização apresentada adiante baseia-se
naquilo que foi observado e registrado nos instrumentos de
coletas de dados como o diário de campo e o diário
reflexivo que foram utilizados durante o Estágio Curricular
supervisionado III caracterizado pela observação e
ambientação. Quanto ao ensino de eletrodinâmica básica
optamos por uma fundamentação com bases construtivista
baseando-nos em [2].
Fig. 1. Arduino uno
Percebemos que com o Arduino (Figura 1) o
professor de Física pode vislumbrar os conceitos
teorizados nas aulas de eletrodinâmica. Ele será utilizado
agora a partir do segundo semestre na nossa turma de
estágio para a elaboração e confecção de vários outros
protótipos baseados em aplicações tecnológicas que vão
além do apresentado nesta pesquisa e deverá estar na
nossa pesquisa de monografia.
Fig. 2. Programação na IDE do arduino e Ardublock.
Afirma-se, também, que o alunado [4] “[...] deve ser
capaz de compreender a cultura científica e tecnológica do
seu tempo [...]”. Essa é uma das afirmações que, apenas
através de figuras estáticas e textos ricos em conceitos e
definições, como aqueles apresentados nos livros
didáticos, por si só, podem não ser suficientemente
capazes de proporcionar um bom curso de eletrodinâmica
no nível médio.
Nessa perspectiva, buscando um curso de
eletrodinâmica, mais apropriado e coerente com as nossas
expectativas e àquelas do alunado, que é de aprender
eletrodinâmica de forma mais humanizada, encontramos
[2] que propõe um sistema contínuo de avaliação em
eletrodinâmica, baseando-se nas competências propostas
por [3] que nos mostram como avaliar a aula de modo a
levar em consideração o aproveitamento do conteúdo pelo
alunado.
Nossa proposta de aula se desenvolve basicamente
em quatro momentos que são eles:
1º momento: aulas de eletrodinâmica básica onde
devem ser desenvolvidos os conhecimentos necessários
para que a turma tenha condições de entender o
funcionamento do circuito a ser montado. Onde estamos
entendendo como funcionam condutores, isolantes,
resistores, capacitores, multímetro entre outros.
2º momento: aulas práticas de laboratório com uso
de protoboard e componentes necessários para a
confecção do circuito referente ao projeto conhecido como
blink. Que geralmente é o primeiro protótipo confeccionado
por pessoas que utilizam o Arduino. E trata-se de ligar e
desligar LED com programação. A intenção nesse
momento é dar condições para a turma realizar a
compreensão da parte física do projeto.
3º momento: Apresentar o Arduino (Hardware e
Software) e utilizar o Ardublock que é uma forma lúdica de
ensinar programação para não programadores. Uma
ferramenta intuitiva para àqueles que precisam programar
de forma intuitiva. E por fim Elaborar o código para o
funcionamento do protótipo.
4º momento: Fazer funcionar o Blink. Daí discutir a
parte física do protótipo. E avaliar juntamente com a turma
esse percurso.
III. CONSIDERAÇÕES
Dessa maneira, a partir das nossas observações do
Estágio III, discussões na disciplina de Instrumentação
para o Ensino de Física e aplicação no Estágio IV,
percebemos que ao modelo de ensino-aprendizagem
utilizado no terceiro ano do ensino médio do curso técnico
integrado em Química do IFAM pode ser dado novo
sentido com práticas que visem e oportunizem a
elaboração de aplicações tecnológicas partindo-se das
aulas de eletrodinâmica.
O professor deve assim, ao invés de se basear quase
que unicamente num ensino pautado no livro didático,
repensar suas ações de modo a oportunizar práticas de
avaliação contínua baseando-se em competências. Para
tanto, defendemos que o ensino de eletrodinâmica no nível
médio, caracterizado unicamente pela resolução de
imensas listas de exercícios e provas deve ser repensado
em função de uma construção da aprendizagem mais
efetiva e mais significativa em detrimento ao processo de
aprendizagem mecânica.
Partindo da nossa proposta, o alunado deve ter
condições de melhor compreender os conceitos de
eletrodinâmica, ter o contato inicial com programação e
aplicação tecnológica dos conceitos teorizados. Além do
professorado que pode ver no Arduino e Ardublock uma
possibilidade de trabalhar com a física de forma a dar
sentido aos conceitos de resistores, capacitores, jumpers e
LEDs através de aplicação dos mesmos em circuitos.
Fig. 3. Blink
[2] BARROS FILHO, Jomar. Construção de um Sistema
de Avaliação Contínuo em um Curso de eletrodinâmica no
nível médio. UNICAMP, 1999. Dissertação.
[3] BRASIL. Parâmetros Curriculares Nacionais para o
Ensino Médio. Brasília: MEC, 1999.
[4] CHAVES, Alaor; SHELLARD, Ronald Cintra. Física
para o Brasil: pensando o futuro. São Paulo: Sociedade de
Física, 2005.
[5] CAVALCANTE, Marisa Almeida; TAVORLA, Cristiane
Rodrigues Caetano; MOLISANI, Elio. Física com Arduino
para Iniciantes. Revista Brasileira de Ensino de Física,
2011.
Nesse contexto, o arduino é tratado como se o
mesmo fosse uma caixa preta, pois nossa intenção difere
de entender como o mesmo funciona juntamente de seus
componentes internos, pois a aprofundamento em
eletrônica não nos convém em se tratando de aulas de
física e com tempo reduzido. Contudo, a apresentação e
utilização dos conceitos de eletrodinâmica aplicados nesse
projeto é de fundamental importância para oportunizar ao
aluno o vislumbrar de um novo mundo. O mundo da teoria
de eletrodinâmica aplicada.
Quanto ao entendimento físico através do arduino
é de nosso interesse principalmente o componente de
entrada input e o efeito produzido na saída output
juntamente do percurso por onde passa a corrente elétrica,
o valor da tensão e a utilização adequada das equações
matemáticas que descrevem a configuração do projeto em
questão, o Blink, de modo a fazer o uso correto de
resistores adequados ao protótipo. Que através desse
projeto abre caminho para a uso de sensores de
temperatura, humidade, pH, monóxido de carbono e
outros. Que podem talvez abrir caminho para que os
mesmos possam ser utilizados pela turma em seus
próprios projetos de curso técnico em Química. Além do
uso correto da instrumentação para realização de medidas
elétricas e o esboço coerente do esquema por onde
percorre a corrente eletrônica.
A partir do exposto, o professorado pode garantir
o desenvolvimento das competências em física de
comunicação e compreensão, por exemplo. Além de [3]
“Descrever e explicar os fenômenos naturais e processos
tecnológicos em termos de conceitos, princípios e teorias
físicas”. Assim,
REFERÊNCIAS
[1] AMORIM, Helio S. et al. A placa Arduino: uma opção de
baixo custo para experiências de física assistidas pelo PC.
Revista Brasileira de Ensino de Física, 2011.