Utilização do Arduino como ferramenta pedagógica para o ensino de química

ARTIGO ORIGINAL

Utilização do Arduino como ferramenta pedagógica para o ensino de química

Sara Grasiéle Barros de Araújo¹

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1. Introdução

É importante destacar como tem evoluído o ensino de química nas escolas brasileiras de educação básica, sob uma perspectiva que reflete a situação atual e os desafios de aprendizagem e ensino enfrentados pelos alunos e professores, desta forma, a integração da criatividade, comunicação e pensamento crítico torna-se relevante. Aprender envolve cultivar todo o potencial das pessoas, convocando corpo, mente, inteligência, sensibilidade e moralidade por meio de atividades positivas. “Um aprender que envolve também pensar nossos afetos, ligados à nossa potência de afetar e ser afetados”1.

O ensino de química ainda é considerado uma disciplina complexa nas escolas, pois a maioria dos alunos relatam terem dificuldades em aprender química, essas dificuldades se devem a vários aspectos, como falta de profissionais qualificados e métodos de ensino desestimulantes. A disciplina de química inclui não apenas conhecer a estrutura e a função dos processos reais de ensino-aprendizagem. “Isto é, dos processos que já existem, mas também no estudo das possibilidades de estruturação e funcionamento de novas possibilidades de ensinar e aprender docentes”2.

No entanto, embora algumas falhas de atributos em química sejam simplesmente devidas à falta de interesse dos alunos, é consenso que existem vários fatores que contribuem para o fracasso desses alunos na pesquisa. “A estrutura do âmbito escolar e o desempenho do professor são alguns dos pontos cruciais para o desenvolvimento dos estudantes”3. Portanto, os professores devem planejar e conduzir esse processo, permitindo que os alunos, inclusive aqueles com mais dificuldade, desenvolvam e aprendam o assunto de química.

Portanto, a utilização de novos métodos de ensino contribui para uma aprendizagem mais efetiva, o ensino e a aprendizagem podem ocorrer de diferentes formas a partir de diferentes perspectivas sobre o papel de professores e educandos no processo de construção de conhecimento. O uso de novas tecnologias educacionais é uma experiência que impacta positivamente na motivação e crescimento do aluno em sala de aula. “O processo de aprendizagem acontece a partir da aquisição de conhecimentos, habilidades, valores e atitudes através do estudo, do ensino ou da experiência”4. Este projeto de pesquisa utiliza a plataforma Arduino como recurso educacional, fornecendo suporte para o ensino de química na escola, é um produto de baixo custo que visa atender a necessidade do professor e compreender fenômenos relacionados a química em sala de aula.

Desse modo é atribuído a tecnologia (Arduino), junto ao ensino utilizando um material paradidático (produto educacional). O produto educacional é uma ferramenta que ajuda a organizar melhor os métodos, padronizar processos e melhorar a comunicação entre as partes da organização da aula. Para isso, o produto educacional deve incluir normas, diretrizes e práticas próprias da organização, bem como ferramentas auxiliares. “O manual contém uma diversidade de atividades, motiva os alunos através do seu aspeto gráfico e representa um guia de estudo de utilização autónoma”5.

Este trabalho foi desenvolvido através de investigação de caso, implementação planejamento e execução de intervenções, voltadas para a produção de um produto educacional auxiliar de professor no ensino de química na realização de atividades em ambientes formal, onde experimentos vivenciais e questionários podem ser aplicados.

Portanto, o uso do produto educacional utilizando a plataforma de prototipagem de código aberto Arduino tem grande potencial para uso em sala de aula devido à sua acessibilidade, praticidade e flexibilidade, permitindo a coleta de dados e material de teste para a realização do experimento, a placa do microcontrolador Arduino pode ser conectada a uma variedade de sensores de baixo custo para produzir medições confiáveis e de alta precisão.

Diante desse cenário, surgiu a oportunidade de elaborar um produto educacional que apoiasse o ensino dos alunos na escola e contribuísse diretamente para o estudo e revisão de estratégias de ensino para professores em sala de aula, para garantir na busca pelo aprimoramento de abordagens de ensino.

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2. Metodologia

O presente trabalho partiu de revisão crítica da literatura, em uma abordagem qualitativa, “pois além de permitir a implantação de uma teoria ou a sua reformulação, relocalizar ou clarificar abordagens já consolidadas, é de grande importância para a construção do conhecimento”6.

Dessa forma buscou-se identificar os obstáculos que professores e alunos vivenciam dentro de sala de aula para elaboração da aula que trouxesse ferramentas para auxiliar no ensino e aprendizagem. Desse modo esse tópico do trabalho se dividiu em testes e aplicação do material.

Iniciou-se uma pesquisa bibliográfica e análise preliminar sobre o tema da pesquisa, a organização dos projetos foi feita com a elaboração dos circuitos do Arduino. Foram expostas algumas metodologias de aplicação de aulas e melhoria de processos e buscou-se então os critérios de utilização de ferramentas de qualidade na metodologia como a aplicação das estações para uma melhor aprendizagem nas aulas de química.

Para a realização das estações foram feitas em uma turma do ensino médio, a aplicação ocorreu na sala de informática e no laboratório de química, de modo que foi pensado na estrutura da escola. A figura 1 apresenta a divisão das estações na qual foi realizada em quatro partes principais.

Figura 1- Criação das estações utilizadas em sala de aula.

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A estação 1 foi uma estação literária projetada para promover habilidades de leitura, esta estação apenas lê, seguida das instruções disponíveis. A estação 2 é uma estação audiovisual, estimulou os sentidos da visão e da audição, esta estação utilizou vídeos sobre capacidade calorífica e Arduino disponível no computador da sala de informática da escola.

A terceira estação utilizou meios tecnológicos para o aprendizado, foi realizada a montagem do circuito para simulação online no site do Tinkercad utilizando computadores com acesso à internet, as atividades seguiram um roteiro para que os alunos seguissem um passo a passo sem se perder na montagem, a utilização do site foi uma ótima ferramenta de apoio para a introdução do conhecimento do circuito aos alunos.

A estação quatro foi a estação experimental, na qual os alunos receberam um roteiro da prática utilizando o Arduino, realizou-se um experimento com o Arduino sobre capacidade calorifica entre líquidos utilizando sensores de temperatura, a proposta do experimento foi a utilização do Arduino para a prática experimental sobre capacidade calorífica entre dois líquidos, essa etapa do projeto se deu com a pesquisa sobre equilíbrio térmico e a experimentação, a atividade foi adaptada, facilitando o entendimento para os alunos do ensino médio.

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3. Desenvolvimento e discussão

As aplicações experimentais para os grupos reduzidos apresentaram-se satisfatórias, observou-se um interesse genuíno pelos temas das atividades, notavelmente pela inclusão do Arduino nos experimentos. Além da influência dos dispositivos eletrônicos, Arduino e sensores, foi relevante a liberdade nas ações dos experimentos, principalmente na aplicação do conhecimento adquirido nas estações.

O trabalho atendeu a necessidade da prática para experimentos em química, e ao mesmo tempo, motivou os alunos através de interfaces interativas, pois forneceu uma abordagem diferente da abordagem tradicional com testes acessíveis e de baixo custo as escolas públicas. Uma experiência interativa usando uma plataforma de desenvolvido em conjunto com alunos do ensino médio, integrando tecnologia moderna, em que os alunos manipulam objeto de aprendizagem. “Isso acontece, devido a plataforma Arduino possuir uma interface de interação que permite a criação e recriação de projetos interativos e inovadores para o processo de ensino aprendizagem dos conceitos interligados”7.

Para aplicação da montagem do circuito, foram usados alguns equipamentos disponibilizados pelo laboratório da UERN, campus Mossoró, também se utilizou os materiais pessoais, como: Arduino, sensores e notebook, a montagem iniciou-se com as ligações dos sensores ao Arduino e a conexão feita no notebook.

A figura 2 apresenta as interligações do circuito, a ligação dos sensores de temperatura ao Arduino, o sensor de temperatura possui três fios para ligação, preto para a entrada no GND, vermelho a voltagem e amarelo para os dados. O sensor foi alimentado com 5V e utilizou-se a porta 2 do Arduino como entrada de dados, os cabos de conexão para fazer a ligação com a placa de ensaio e a placa Arduino.