O uso do Arduíno como uma ferramenta metodológica para o ensino de física noensino médio

The use of Arduino as a methodological tool for teaching physics in high school

Ítalo M. de Lima,1, 2, ∗ Emanuel V. de Souza,2, † and Francisco D. V. de Araújo3, ‡

1Universidade Federal do Vale do São Francisco, Juazeiro, BA, Brasil2Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí, Grupo de Pesquisa em Ensino de Física,

Picos, PI, Brasil3Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí, Campo Maior, PI, Brasil

(Dated: 23 março 2020)

Tendo em vista as dificuldades encontradas no ensino de ciências, especificamente no ensino defísica, estudos visam desenvolver metodologias que auxiliem o ensino de ciências. Neste âmbito, opresente trabalho propõe a utilização da plataforma Arduíno como uma ferramenta metodológicapara aperfeiçoar o ensino de física no ensino médio. Com esse propósito, o objetivo do trabalhofoi produzir experimentos de física com o auxílio do Arduíno que podem ser utilizados em salade aula e desse modo investigamos que os experimentos proporcionaram aos alunos uma auladinâmica e próxima do ideal no ensino de física. Para o desenvolvimento da pesquisa foramapresentados dois experimentos, nas áreas de termologia e óptica, para alunos da segunda sériede ensino médio de duas escolas públicas da cidade de Picos (PI). Após o desenvolvimento daatividade experimental, foi aplicado um simples questionário que visou embasar se os experimentosutilizados com o Arduíno contribuiu para o ensino de física. Os resultados obtidos foram discutidosa partir do questionário aplicado chegando ao indicativo de que os experimentos produzidos como Arduíno contribuíram significativamente para o ensino aprendizagem da física, indicando que éuma ferramenta metodológica excelente para o ensino de física e ciências em geral.Palavras-chaves: Tecnologia da informação e comunicação; Experimentos de física; Arduíno;Ensino-Aprendizagem.

In view of the difficulties encountered in science teaching, specifically in the teaching of physics,studies aim to develop methodologies that help science teaching. In this context, the present workproposes the use of the Arduino platform as a methodological tool to improve the teaching of physicsin high school. For this purpose, the objective of the work was to produce physics experimentswith the aid of Arduino that can be used in the classroom and thus we investigated that theexperiments provided students with a dynamic and close to ideal class in physics teaching. For thedevelopment of the research, two experiments were presented, in the areas of thermology and optics,for students of the second grade of high school from two public schools in the city of Picos (PI).After the development of the experimental activity, a simple questionnaire was applied that aimedto support whether the experiments used with Arduino contributed to the teaching of physics. Theresults obtained were discussed based on the questionnaire applied, indicating that the experimentsproduced with Arduino contributed significantly to teaching physics learning, indicating that it isan excellent methodological tool for teaching physics and science in general.Keywords: Information and communication technology; Physics experiments; Arduino; Teaching-Learning.

I. INTRODUÇÃO

As ciências exatas e da natureza (Física, Química, Bi-ologia, Matemática e Tecnologias), no mundo atual, sefazem necessárias para o desenvolvimento da sociedadetanto no quesito tecnológico quanto no social. No Bra-sil, infelizmente, o ensino dessas ciências se encontra de-fasado, sendo ensinada de maneira ainda desprovida decontextualização e significado, tornando para os alunosdisciplinas complexas e as vezes muito difícil de se apren-der, sem ao menos eles perceberem que essas disciplinas

∗ italoroci@hotmail.com† emanuel.veras@ifpi.edu.br‡ fdiasisva@gmail.com

estão extremamente inseridas na nossa vida cotidiana [1].Nesse contexto surge a necessidade de estudar e desenvol-ver novos métodos para melhorar o ensino aprendizagemdestas ciências, em especial a física, fazendo com que osdiscentes vejam a disciplina de uma maneira que desperteneles a curiosidade de investigar, do querer entender e de-senvolver o mundo em que vivem. Os autores Araújo eAbib [2] relatam em seu trabalho que as dificuldades eproblemas, que tanto afeta o ensino de física, vem sendoestudadas a bastante tempo e levando a diferentes refle-xões sobre a solução desse problema.

Um dos pioneiros na busca de novas técnicas e métodosde ensino de ciências foram os EUA (Estados Unidos daAmérica), que pós-segunda guerra mundial iniciou a cor-rida espacial contra a Ex-URSS (União das RepúblicasSocialistas Soviéticas) quando a mesma lançou o satélite

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Sputnik na década de 1950. Para não ficarem atrás, osEUA começaram a pesquisar e desenvolver técnicas paradeixar a ciência mais atraente e interessante e com issoformar novos cientistas e engenheiros. As técnicas quemais se destacaram nesse processo foram à argumenta-ção e o uso de experimentos, sendo a segunda a maisutilizada [3]. Sobre a importância de se utilizar a expe-rimentação, Araújo e Abib [2] enfatiza que

“[...] o uso de atividades experimentais comoestratégia de ensino de Física tem sido apon-tado por professores e alunos como uma dasmaneiras mais frutíferas de se minimizar asdificuldades de se aprender e de se ensinarFísica de modo significativo e consistente ”.(Pág. 176)

A prática experimental nas aulas de física se faz neces-sária, pois a mesma se trata de uma disciplina teórica-experimental, logo a falta de experimentação tornará oensino de física ineficiente e dificultoso. Dessa forma afísica se torna, para os discentes, uma disciplina base-ada apenas em fórmulas e gráficos se distanciando do seuobjeto de estudo que é a discussão e observação dos fenô-menos da Natureza e o desenvolvimento tecnológico.

Ensinar não é apenas transmitir conteúdo, mas é criarpossibilidades do aluno produzir seu próprio conheci-mento e conceitos. Esse ensinamento é apresentado nolivro Pedagogia do Oprimido do autor Paulo Freire [4],um dos educadores mais notáveis na história da pedago-gia mundial. Com base nesse ensinamento é de se esperarque os professores passem a utilizar a atividade experi-mental em sala de aula para que os discentes possamconstruir seu próprio conhecimento, se aproximando defato do estudo de ciências, que é a investigação, a buscado entendimento e a construção do pesamento crítico edesse modo poder fortalecer a Ciência no Brasil.

No Brasil, pelo baixo investimento financeiro nas esco-las públicas e particulares, em sua maioria, não possuemlaboratórios de física, pois estes possuem um alto custode aquisição, o que dificulta a solução do problema no en-sino de física diagnosticado pela maioria dos pesquisado-res como aponta Araújo e Abib [2]. É nesse contexto quese insere o grande avanço tecnológico dos últimos anosprincipalmente na computação. Mokarzel e Soma [5] re-latam que o extraordinário desenvolvimento dos sistemascomputacionais eletrônicos digitais ocorreu na segundametade do século XX, e que tem se intensificado aindamais nos dias atuais. E com esse avanço tecnológico fo-ram desenvolvidas ferramentas que auxiliam a educação,tais ferramentas são chamadas de TIC (Tecnologias deInformação e Comunicação). Correia [6] descreve em seutrabalho o conceito e a importância das TIC na sociedadee na educação,

“As TIC constituem não só uma ferra-menta ao serviço do processo de ensino-aprendizagem, mas principalmente um ins-trumento que propicia representar e comuni-car o pensamento, atualizá-lo continuamente,

resolver problemas e desenvolver projetos. Autilização das TIC favorece a articulação en-tre as diversas áreas do saber, proporcio-nando um aprofundamento de alguns conteú-dos específicos e levando à produção de novosconhecimentos”. (Pág. 8)

Diante de novas tecnologias no mundo atual é de seesperar que a educação se aproprie destas tecnologias euse a seu favor. Sendo assim, em vista da rapidez docrescimento e avanço destas tecnologias, professores defísica devem acompanhar esse ritmo e usar cada vez maisas TIC como afirmam os autores da Ref. [7] relatandoque “as TIC tornam-se um meio de integração entre oprofessor e o aluno, buscando novas metodologias parainovar a maneira de ensinar e aprender, no sentido depromover a interação entre o aluno e o novo cenário ondeestão inseridos, no contexto do mundo atual” (Pág. 359).Para complementar essa afirmação, segundo Júnior [8], ouso de atividades experimentais aguçará a curiosidade doaluno levando o mesmo a investigar os fenômenos físicose desse modo construir o conhecimento significativo.

Tendo em vista o alto custo para a aquisição de equipa-mentos para a montagem de laboratórios de física, umaótima alternativa para suprir a necessidade das ativida-des experimentais em escolas públicas e particulares, comlimitações financeiras, são os equipamentos eletrônicosque se adaptam aos computadores, por meio de placas,para as mais diversas funções e que possuem o baixo custode aquisição. Dentre essas placas, temos em destaque oArduíno, uma plataforma de prototipagem eletrônica for-mada por hardware e software livres, de baixo custo, eque pode ser usada em sistemas de aquisição de dados,ou seja, na construção de experimentos de física de baixocusto.

O Arduíno trata-se de uma placa que interage o ambi-ente virtual com o ambiente físico por meio de sensoresligados a portas digitais e analógicas. O mesmo pos-sui uma linguagem de programação própria, baseada emC++, linguagem essa muito conhecida e utilizada den-tre as linguagens de programação, o que torna o Arduínouma ferramenta útil para professores, pois a mesma nãoexige o estudo de uma nova linguagem de programação eeletrônica e em contrapartida oferece uma gama de pos-sibilidades na criação de experimentos de física.

Alguns trabalhos já nos trazem bons indicativos do usodo Arduíno para a prática do ensino de física. Os auto-res da Ref. [9], por exemplo, abordam o uso do Arduínocomo uma opção de baixo custo para realizar experimen-tos de física que podem ser aplicados em sala de aula.No respectivo trabalho, a pesquisa foca o uso do Arduínono estudo didático de oscilações amortecidas em circui-tos elétricos. Podemos também encontrar outras apli-cações do uso do Arduíno para prática de experiênciasde física, como o estudo do tempo de carga e descargade um capacitor em um circuito RC [10] e a medida daconstante gravitacional em um experimento de queda li-vre [11]. Todas as propostas apresentadas, nos trabalhoscitados anteriormente, podem ser usados tanto na abor-

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dagem do ensino médio como no ensino superior. Assim,o Arduíno constitui uma ferramenta auxiliar para educa-ção, em especial para o ensino de física, pois o mesmo sefaz como um laboratório portátil para professores, abran-gendo toda a física, desde a mecânica até a física mo-derna. Deste modo, o objetivo deste trabalho é proporuma ferramenta metodológica para o ensino de física, ouseja, utilizar o Arduíno para produzir experimentos debaixo custo, e dessa forma melhorar a compreensão dosalunos por meio desses experimentos aproximando os dis-centes da verdadeira ciência, bem como investigar se omesmo funcionará de forma significativa para auxiliar oensino-aprendizagem da física.

Nesse contexto, investigou-se o uso da placa Arduínoem práticas experimentais de física e analisou-se o quantoessa inserção no ensino de física é eficiente no lugar delaboratórios ausentes nas escolas públicas e particulares.Para uma melhor apresentação, este trabalho está orga-nizado da forma como segue. Na seção 2, descrevemos deforma mais detalhada a placa Arduíno, apresentando osprincipais conceitos sobre seu hardware, software e com-ponentes necessários para a utilização da placa e paraprodução de experimentos para o ensino de física. Naseção 3, mostramos algumas aplicações do Arduíno nasciências, demostrando o leque de aplicações que o mesmooferece e as mais diversas possibilidades de se utilizar des-ses experimentos em sala de aula. Já na seção 4, apre-sentamos a metodologia utilizada neste trabalho, mos-trando os experimentos construídos e usados durante apesquisa. Demonstra-se também, como foram aplicadosesses experimentos, além de discutir brevemente os con-teúdos abordados durante aplicação dos experimentos. Epor fim, nas seções 5 e 6, apresentamos, respectivamente,a discussão dos resultados e a conclusão da pesquisa, bemcomo algumas perspectivas de futuros trabalhos.

II. PLATAFORMA ARDUÍNO

A plataforma Arduíno teve sua origem na cidade deIvrea, Itália, no ano de 2005, produzida por um grupo decinco pesquisadores que tinham como objetivo construirum dispositivo que permitisse a criação de projetos ele-trônicos de baixo custo, com o propósito de ser acessível atodos os tipos de usuários, incluindo estudantes, amado-res, profissionais e/ou aficionados por robótica. Na Fig. 1podemos observar os aspectos visuais do modelo maisatual da placa, o Arduíno UNO Rev. 3, após um aper-feiçoamento dos primeiros modelos desenvolvidos. Parao desenvolvimento da pesquisa, usamos o mesmo modeloapresentado na Fig. 1.

Em termos técnicos, a plataforma Arduíno é uma placade prototipagem com hardware e software livres 1, placa

1 Possibilidade de qualquer pessoa modificar e/ou melhorar o Ar-duíno a partir do hardware ou software básico.

Figura 1. Placa Arduíno UNO Rev. 3. A placa possui dimen-sões ∼ 5,3 cm x 6,8 cm x 1,0 cm. (Imagem disponível publica-mente em https://www.embarcados.com.br/placas-arduino)

única e com linguagem de programação própria base-ada em C++. Também possui um microcontrolador AT-MEL 2 e circuitos de entrada e saída de sinais embutidos.A mesma é programada a partir de uma IDE (Integra-ted Development Environment3) de programação base-ada em Processing 4, que consiste no ambiente de pro-gramação do Arduíno.

De acordo com Mcroberts [12], “o Arduíno é o quechamamos de plataforma de computação física ou em-barcada, ou seja, um sistema que pode interagir com seuambiente por meio de hardware e software” (Pág. 22). Demodo geral, a placa Arduíno é um microcomputador emque você pode programar, unindo hardware, software e oambiente real, por meio de entradas analógicas e digitaisligadas a sensores.

Um exemplo simplório do uso da placa Arduíno con-siste na utilização da placa, de um sensor de temperatura,de jumpers (pequeno fio condutor) e uma fonte de energia(tais componentes serão descritos com mais detalhes naspróximas seções). Podemos programar o Arduíno paramedir a temperatura de um ambiente e com isso utili-zar esse protótipo em vários ambientes distintos, além deutilizá-lo com objetivos educacionais ou de automação.Como exemplo de automação, podemos citar um projetoque pode ser utilizado para controlar a temperatura deuma sala ou ambiente, em que o Arduíno é programadopara captar a temperatura e limitar o aumento ou a di-minuição da mesma, desligando ou ligando a central dear quando necessário. Pode-se ainda, utilizando o mesmoprincípio, usar o protótipo para monitoramento de umagranja ou ainda no solo agrícola, usando nesse caso nãoo sensor de temperatura, mas sim um sensor de umidadedo solo. Com isso podemos monitorar o ressecamento do

2 Microcontrolador com memória flash.3 Em tradução livre significa "Ambiente de Desenvolvimento In-tegrado".

4 Linguagem de programação de código aberto voltado para asartes eletrônicas e comunidades de projetos visuais.

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solo e fazer ligar ou não o sistema de irrigação.O fato da plataforma Arduíno ter hardware e software

livre facilita a criação e o desenvolvimento de outras pla-cas seguindo o mesmo padrão, porem apresentando algu-mas diferenças no seu hardware, software e alguns outroscomponentes. Nas subseções seguintes descrevemos commais detalhes o Arduíno UNO Rev. 3 no que tange oseu hardware, software e componentes, conhecendo aindamelhor as funções e potencialidades da plataforma Ar-duíno.

A. Hardware do Arduíno UNO Rev. 3

A placa Arduíno UNO Rev. 3 consiste no modelo maispopular e atual da plataforma. A mesma teve algumasatualizações desde sua criação que modificou entre outrascaracterísticas a capacidade de armazenamento, o pro-cessamento de dados e a quantidade de portas digitaise analógicas. Uma breve história da evolução da plata-forma Arduíno pode ser encontrada na Ref. [13]. Entreas suas características principais o Arduíno UNO Rev. 3possui catorze portas digitais, seis portas analógicas, ummicrocontrolador Atmega328, conexão USB entre outroscomponentes como podemos observar em detalhes na Fi-gura 2.

A seguir descrevemos de forma mais detalhada os com-ponentes do hardware do Arduíno UNO Rev. 3 mostradona Figura 2. Em sua estrutura, podemos encontrar:

1. Fonte de alimentação (externa): é uma portaque tem por finalidade receber a energia que irá ali-mentar o Arduíno, a mesma ainda tem como funçãoreceber tensão entre 7 e 12 V e fornecer na fonte dealimentação (interna) 3,3 V e 5 V.

2. Portas de alimentação (interna): são as portasde saída de energia, ela fornece tensões de 3,3 Ve 5 V, além do GND5 (Terra). São nessas portasonde os sensores, shield6 e todo o circuito externosão alimentados energeticamente.

3. Portas analógicas: o Arduíno possui 6 portasanalógicas que têm como função fazer a leitura dedados contínuos, ou seja, ela pode ter/ler qualquervalor no decorrer do tempo. Dessa forma essas por-tas são úteis na captação de dados, como tempera-tura, luminosidade, umidade, pressão e velocidade,pois essas grandezas não podem assumir apenasdois valores. Como exemplo, a temperatura nãopode estar apenas no 0 oC ou 100 oC, no decor-rer do dia ela pode variar em muito valores alémdesses, dependendo do ambiente.

5 Abreviação de Ground. Em circuitos eletrônicos faz referência atensão nula (0 V). Normalmente está associado ao polo negativodas baterias.

6 São placas de hardware que podem ser anexadas (plugadas) noArduíno para aumentar a funcionalidade da placa.

4. Microcontrolador Atmega328: o Atmega328 éum computador completo, com memoria RAM eROM além do núcleo de processamento dos dados.É nele onde são gravados e processados os progra-mas e dados captados, o que dá ao Arduíno inde-pendência do computador e o torna tão versátil,além disso, o processador Atmega328 é quem inter-preta os dados captados pelas diferentes portas esensores, e conecta a máquina com o mundo real.

5. LEDs RX e TX: mostram se as portas RX (recep-tor) e TX (transmissor) estão funcionando, ou seja,indicam entrada e a saída de sinais elétricos, respec-tivamente por meios das portas citadas, caso este-jam funcionando como portas digitais, caso contrá-rio, estão mostrando o funcionamento do programacom o envio e recebimento de dados entre o Arduínoe o computador.

6. Portas RX e TX: são portas de comunicação se-rial que podem funcionar como portas digitais, ouseja, receber ou emitir sinais, além de fazer a in-teração entre a placa Arduíno e o computador pormeio da USB, ou com dispositivos portáteis, comoa transmissão de dados via Bluetooth que permitecontrolarmos o Arduíno remotamente.

7. Portas digitais: no Arduíno UNO Rev. 3 temos14 portas digitais de entrada e saída (as 6 portasanalógicas podem funcionar como portas digitais,nesse caso temos 20 portas), que diferente das por-tas analógicas, conseguem ler apenas os valores ló-gicos bem definidos 0 volts e 5 volts. Dessa formaa função dessas portas é verificar, por exemplo sehá um botão pressionado, ou se por meio de umsensor de presença se há ou não algo no ambienteonde o sensor esta inserido. De modo geral, essasportas representam a funcionalidade de um sensor,fazendo a leitura dos sinais captados pelo mesmo.

8. Portas de alimentação (interna): são as portasde saída de energia. Ela fornece tensões de 3,3 Ve 5 V além do GND (Terra). São nessas portasonde os sensores, shield e todo o circuito externosão alimentos energeticamente.

9. Botão reset: na placa Arduíno UNO Rev. 3 nãoexiste um botão que desliga a placa, para tal feito énecessário remover a fonte de energia interna. Comisso temos então o botão de reset que tem comofinalidade reiniciar o programa.

10. Porta USB: usada para fazer a comunicação docódigo binário (programa) entre o Arduíno e o com-putador. Também tem como função de alimentarenergeticamente a placa Arduíno por meio do com-putador.

11. Atmega16u2 controle do USB: funciona comoponte da comunicação entre o Arduíno e o compu-tador. É o responsável pela porta USB funcionar

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Figura 2. Componentes da placa arduino UNO Rev. 3.

como serial, a mesma recebe o código e funcionacomo ponte entre o computador e o processadorAtmega328.

B. Software do Arduíno UNO Rev. 3

O IDE de programação (Software) do Arduíno, tam-bém conhecido como sketch, é o local responsável porcriar os programas. O sketch possui um conjunto de co-mandos (instruções) lógicos que dirão ao arduino o quedeve ser feito. Nesse caso as instruções definirão comoserão captados e mostrados os dados obtidos pelos sen-sores. Logo após a criação desses programas é feito oupload dos mesmos na memória do Arduíno, deixando-oindependente do computador [12].

A Figura 3 mostra os aspectos visuais da plataformade programação do Arduíno. Os códigos são programa-dos em uma linguagem de programação baseada em C eC++. Com o intuito de facilitar o processo de programa-ção para pessoas com pouco conhecimento nessa área, ainterface de programação já vem com as duas principaisfunções da estrutura de programação do Arduíno, o VoidSetup e o Void Loop.

O Void Setup é uma função de entrada do programa. Énele onde definimos o nome do programa, variáveis, pinosde entrada de dados, entre outros. A execução desta fun-ção acontece apenas uma vez, para realizá-la novamentedevemos usar o botão Reset, citado na subseção anterior,para reiniciar o programa.

O Void Loop é a função onde está de fato o programa.Nela se define tudo o que o Arduíno deve captar por meiodos sensores, desde tempo de captação de cada dado atéo momento de início e final do programa. É nessa funçãoonde utilizamos as mais diversas estruturas de programa-ção: estruturas de controle e os mais diversos operadores.

Figura 3. O IDE de programação do Arduíno.

Esta função é executada várias vezes até que o programaseja reiniciado ou até como tivermos programado. Valeressaltar que não será discutido em detalhes sobre taisestruturas de controle e operadores do Arduíno, pois aideia desta seção é de apresentar ao leitor os conceitosbásicos sobre a plataforma Arduíno. Ao decorrer do ar-tigo estaremos direcionando o leitor às diversas fontesbibliográficas para suprir essas necessidades.

O IDE de programação pode ser facilmente encontradana Ref. [14], onde se tem a opção para diversos sistemasoperacionais como: Linux, Mac OS e Windows. Ao fazero download do programa, basta instalar e terá a plata-forma como mostrado na Figura 3.

Para iniciar a programação, se faz necessário escolherqual Arduíno será utilizado, pois o IDE funciona paraqualquer modelo de Arduíno, logo na interface de pro-gramação devemos indicar qual o Arduíno será utilizado,como podemos observar na Figura 4.

Vale destacar que o exemplo mais simples e o primeiroa ser projetado com o arduino, semelhante ao “HelloWorld ” das linguagens de programação, consistem emacender um LED. O programa já está incluído na in-

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Figura 4. Ferramenta no IDE de programação para escolhade qual Arduíno será utilizado no projeto.

terface do Arduíno, junto com vários outros projetos. O“Hello World ” do Arduíno é chamado de Blink, comopodemos observar na Figura 5.

Figura 5. Exemplo de projetos já pré-definidos no IDE deprogramação.

C. Componentes para o arduino

O Arduíno apresenta uma gama variada de compo-nentes que são compatíveis com ele, que possibilitam aconstrução de diversos projetos, além de aumentar a ca-pacidade do Arduíno o tornando uma placa tão versátil.Como exemplo podemos citar as shields, que são placasque ao serem conectadas no Arduíno ampliam a capaci-dade do mesmo, dando-lhe a função de se comunicar viaBluetooth ou conectar o Arduíno diretamente na rede deinternet por WiFi, entre outras versatilidades. Algunsdos componentes usados no Arduíno são essenciais paradeterminados projetos. Nesta subseção iremos citar al-guns dos mais utilizados, principalmente os usados napesquisa.

A Figura 6 mostra uma protoboard que é uma das pe-ças componentes do projeto, a mesma tem como funçãode aumentar a capacidade do Arduíno de se conectar commais componentes. Toda a protoboard pode ser alimen-tada a partir de dois pinos, 5 V e GND, gerando assim

muitos espaços para conexões externas.

Figura 6. Aspectos físicos da protoboard. Essa placa possuifuros e conexões condutoras que ampliam a utilização do Ar-duíno e é comumente usada para experimentos com circuitoselétricos.

Na Figura 7 mostramos os jumpers, que são os res-ponsáveis pelas conexões de todo o projeto. É por meiodeles que alimentamos a protoboard, sensores e demaisligações. Existem jumpers “fêmeas” e “machos”, o quepermite conectar um “macho” a uma “fêmea” e deixaros sensores um pouco mais distante do Arduíno ou daprotoboard.

Figura 7. Aspectos físicos de jumpers do tipo macho-macho.

Na Figura 8 mostramos outro componente bastanteimportante para o desenvolvimento dos experimentos, oLCD (Liquid Crystal Display). Esse componente nos dáum diferencial no projeto devido a independência que omesmo fornece. Com ele podemos observar os dados co-letados pelos sensores, como temperatura, umidade, lu-minosidade, data, hora entre outros deixando o projetomais independente e completo.

Figura 8. Tela de cristal líquido do tipo 16x2 (2 linhas e 16colunas).

Já na Figura 9 mostramos os resistores para o uso como Arduíno, pois tem como única função limitar a correnteque alimentará os sensores e/ou demais dispositivos, já

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que alguns dos dispositivos vêm com limitações de inten-sidade de corrente elétrica.

Figura 9. Resistores de carbono de 1/4 W.

Na Figura 10 mostramos alguns sensores que são osresponsáveis por captar os dados requeridos. Dentre eles,podemos observar o BPM 180 que foi utilizado neste tra-balho e outros sensores que podem ser utilizados paraprodução de experimentos para o ensino de física.

Figura 10. Alguns tipos de sensores que podem ser utilizadosem projeto de experimentos em ensino de física.

III. USO DA PLATAFORMA ARDUÍNO NOENSINO DE CIÊNCIAS

O uso da plataforma Arduíno tem sido bastante co-mum desde sua criação em 2005, pois se trata de umaplaca de prototipagem eletrônica de fácil utilização, combaixo custo de aquisição, além de ser versátil e ter grandeaplicação. O mesmo é usado em diversas áreas do conhe-cimento, como por exemplo, no ensino e na pesquisa,através do desenvolvimento de protótipos de automaçãoresidencial, de segurança, industrial, entre outros, bemcomo em métodos que facilitem o ensino-aprendizagemda ciência.

Os autores das Refs. [15–19] relatam em seus traba-lhos sobre o uso do Arduíno no ensino de ciências e dei-xam claro a importância do mesmo. Iremos destacar aseguir experiências da utilização do Arduíno no ensinode física, biologia, química, informática/robótica e mate-mática, mostrando o leque de atuação da placa Arduínocomo facilitador na aprendizagem do ensino de ciências.Vale destacar que as aplicações citadas nas subseções se-guintes não são as únicas nem tão pouco somente nestasáreas.

A. Arduíno no ensino de física

Uma aplicação simples, porém, muito eficiente, con-siste na utilização do Arduíno junto com um sensor deluminosidade LDR7, uma régua, um espelho e uma lan-terna. Com esses materiais, temos a possibilidade demontar um experimento didático de física que está rela-cionado com as oscilações amortecidas, onde o sensor irácapturar a variação da intensidade luminosa da lanternaque estará oscilando como um pêndulo. A montagem doprojeto é simples e de baixo custo, além de proporcionarum experimento que muito contribuirá para o entendi-mento dos conceitos de movimentos oscilatórios [9].

Uma outra aplicação do Arduíno, desta vez, no ensinodo conceito de eletricidade, tendo como objetivo de in-troduzir os principais conceitos sobre circuitos elétricosfoi proposto pelos autores da Ref. [20]. No respectivotrabalho, os mesmos propõem a construção de enfeitesnatalinos com auxílio do Arduíno, mostrando aos alunosos conceitos sobre resistores e associação de resistores,capacitores, DDP, intensidade de corrente elétrica, entreoutros conceitos. Um esquema da montagem do experi-mento pode ser observado na Figura 11.

Figura 11. Protótipo de um experimento para acender umLED. (Imagem retirada da Ref. [20])

O Arduíno também pode ser utilizado para a constru-ção de um experimento que faça a medida da aceleraçãoda gravidade [11]. Para a produção deste projeto, alémdo Arduíno, necessita-se de materiais bem simples de se-rem encontrados, como por exemplo, quatro barras deferro e uma esfera de metal pequena. A esfera é presaentre duas barras de ferro a uma altura H de uma base,que possui as outras duas barras de ferro, e ligadas ao Ar-duíno que capta uma tensão de cinco volts. No momentoque se libera a esfera, a tensão vai a zero (na parte su-perior) e cai em uma base que funciona da mesma formaque as barras de ferro na parte superior do experimento,e a tensão que antes da esfera cair estava zero (na parte

7 O LDR (Light Dependent Resistor) consiste em um resistor quevaria a sua resistência de acordo a intensidade luminosa.

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inferior) se torna cinco Volts quando a esfera toca essabase, sendo assim calculado o tempo de queda (t) e a ace-leração da gravidade (g) por meio da relação g = 2H/t2,possibilitando o estudo do movimento de queda livre egrande parte da cinemática. Esta aplicação tem comofoco principal os alunos do ensino médio, porém podeser usado também na introdução de cursos superiores defísica.

B. Arduíno no ensino de biologia

Na biologia, assim como nas demais ciências, há di-versas possibilidades de se utilizar as TIC, de modo es-pecial o Arduíno, que inserido no cenário atual, torna oprocesso educativo mais dinâmico, possibilitando maioraprendizagem e contribuindo para o tripé pesquisa, en-sino e aprendizagem [16].

Um bom exemplo para utilizar o Arduíno no ensino debiologia é a construção de um protótipo para o estudoda fotossíntese em meio à variação da luminosidade emplantas aquáticas. Para essa produção, devemos utilizardiversos sensores como o de temperatura, qualidade doar, luminosidade, pressão barométrica, jumpers, ethernetshield e uma protoboard. Com esse projeto há a possibi-lidade de captação de dados para análise e comparaçãocom os dados de outros laboratórios, análise essa, poderáser feita pelos os alunos, o que trará para os mesmos umamelhor noção sobre a pesquisa e análise de dados e umaprendizado mais significativo, além de proporcionar ainterdisciplinaridade entre as ciências [16].

Outra aplicação do Arduíno se faz no estudo de robó-tica educacional que possibilita a construção de conhe-cimentos de biologia por meio de robores, tendo comoobjetivo o estudo e desenvolvimento de conceitos da Bi-ologia. Os autores da Ref. [21] destacam a produção deum robô para o estudo do sistema nervoso central e peri-férico. Para a construção do mesmo, os autores relatama utilização de materiais reutilizáveis como papelão, jor-nais e sucatas, além do Arduíno e seus componentes. Se-gundo os autores, a produção do robô foi feito por meiode um curso, com duração de 60 h, com alunos do ensinomédio, onde inicialmente foram apresentados os princi-pais conceitos sobre o Arduíno, seus componentes e suaprogramação. A Figura 12 mostra a maquete do experi-mento.

Com base na Ref. [21], a construção do robô foi reali-zada pelos alunos divididos em grupos, proporcionandoassim o cooperativismo e a colaboração entre os mesmos.Para realizar o projeto, é necessário utilizar o Arduínojuntamente com LEDs, jumpers, dois botões e a maquetedo robô (representação do corpo humano e seu sistemanervoso central). Os botões seriam os pés e as mãos e osLEDs o caminho percorrido pelo pulso nervoso.

Os autores da Ref. [21] relatam a importância da utili-zação do Arduíno no ensino de biologia, segundo os mes-mos, o uso dessa ferramenta bem como todas as TIC, fazcom que o aluno tenha mais curiosidade, além de instigar

Figura 12. Protótipo de um robô com o uso do Arduíno.(Imagem retirada da Ref. [21])

os mesmos a fazerem reflexões e questionamentos sobreos conteúdos estudados.

C. Arduíno no ensino de química

Nesta subseção mostramos como a placa Arduíno podeser utilizada no ensino de química. A mesma pode serusada, por exemplo, para a identificação de modelos di-nâmicos de processos químicos, que visa observar o com-portamento e o conhecimento desses processos baseadosno ganho de processos no tempo. Para a produção doexperimento é necessário a utilização do Arduíno, LCD,jumpers, protoboard, potenciômetros entre outros [15].Podemos observar na Figura 13 o esquema do experi-mento proposto.

Figura 13. Experimento para identificação de modelos dinâ-micos de processos químicos. (Imagem retirada da Ref. [15])

Segundo o autor da Ref. [15], o Arduíno foi usado nadisciplina de controle de processos químicos do curso deEngenharia Química, e o uso do mesmo despertou grandecuriosidade dos alunos e um maior interesse na disci-plina, fazendo assim, com que a aprendizagem fosse maissignificativa. O uso da plataforma dentro da disciplina,mostra que a desenvoltura e a facilidade do manuseio doArduíno, que em pouco tempo (considerando uma dis-ciplina de 60h) pode ser trabalhado de forma simples,porém muito significativa, faz com que professor e aluno

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adquiram um grande conhecimento no que tange o ensinoaprendizagem.

Outro exemplo da utilização do Arduíno no uso didá-tico de química é a construção de um experimento parao estudo de espectroscopia. Segundo Moreira [22], o ex-perimento denominado de fotômetro “demonstrou ser uminstrumento confiável no registro de sinais analíticos como propósito de determinar as concentrações de amostrasde sulfato de níquel e, portanto, útil no ensino de espec-trofotometria para alunos de Química”, tendo como ob-jetivo comprovar a lei de Beer-Lambert. O experimentotrabalha além da química, a física de maneira interdisci-plinar, fazendo assim uma ótima ferramenta, não só paratrabalhar o ensino por meio de experimentos, mas paraelucidar a união dos conhecimentos de diversas ciências.

D. Arduíno no ensino de informática/robótica

O Arduíno também é destaque quando usado no en-sino de informática. A placa facilita a interpretação daprogramação que é algo totalmente virtual e passa a seralgo virtual e prático com o auxílio do Arduíno. Isso éreafirmado por Abe [17] diz que,

“A principal dificuldade no aprendizado daprogramação é o fato de programas de compu-tadores serem objetos virtuais, exigindo que oestudante dessa área detenha uma alta capa-cidade de abstração para entender o que estásendo proposto. Assim, a utilização de umkit de componentes eletrônicos, juntamentecom micro controladores mostra-se de grandeajuda na compreensão de conceitos básicosde programação, pois permite ao aluno ob-servar fisicamente aquilo que foi programado,gerando um resultado palpável”. (Pág. 2)

O Arduíno utiliza uma linguagem de programação ba-seada em C e C++, que são linguagens de destaque nomercado de trabalho, o que possibilita ao estudante umaboa aproximação dos principais conceitos desta lingua-gem amplamente utilizada [17].

No ensino, o professor tem a oportunidade de utilizaro Arduíno de diversos meios. O trabalho dos autoresda Ref. [23] nos mostra diversas formas de aplicação doArduíno como facilitador do ensino aprendizagem. Notrabalho, os autores chamam a atenção para o uso do Ar-duíno em um curso de extensão, cujo objetivo é o ensinode disciplinas complexas como programação e arquite-tura de computadores. Em outra aplicação [23], os auto-res relatam a experiência do curso de extensão intitulado“Aprendendo a Programar com LEDs”, onde se trabalhoua produção de um semáforo com o auxílio do Arduíno. Osautores destacam o grande aproveitamento do Arduínocomo auxílio no ensino de informática e afirma que “osparticipantes estavam motivados por visualizarem o quefoi programado por eles através do ambiente e dos dis-

positivos, compreendendo os conteúdos abstratos dessasdisciplinas por meio de projetos práticos”(Pág. 4).

Outra forma de aplicarmos o Arduíno é descrito naRef. [24]. Os autores utilizaram o Arduíno dentro dadisciplina de programação I, no Curso Superior de Tec-nologia em Mecatrônica Industrial, e relatam que obtive-ram ótimos resultados com a utilização da metodologia.Na Figura 14 podemos observar o esquema de uns dosprojetos desenvolvidos pelos autores.

Figura 14. Esquema de um elevador para prática didática deprogramação com o uso do Arduíno. (Imagem retirada daRef. [24])

E. Arduino no ensino de matemática

Sendo uma disciplina muito temida para alguns alu-nos, a matemática precisa de um dinamismo em suas au-las para facilitar o ensino desta disciplina tão difícil apa-rentemente. Cury e Hirschmann [18] enfatizam em seutrabalho a importância de ensinar matemática usando astecnologias, ou seja, usando o que os alunos mais têmem sua realidade, fazendo uma aproximação entre o es-tudo abstrato da matemática com a realidade. Segundoos autores, o Arduíno pode ser utilizado no ensino dematemática, como por exemplo, para demostrar algunsconteúdos, como matrizes utilizando LEDs.

Outra forma de aplicação é usar o Arduíno para cons-truir programas simples para obter soluções de proble-mas matemáticos que vão desde simples operações, comosoma e subtração, a expressões algébricas, além disso,para o próprio estudo de linguagem de programação sãonecessárias ideias matemáticas, bem como raciocínio ló-gico [18].

Os resultados encontrados na Ref. [18] nos mostramque o uso do Arduíno no ensino de matemática irá des-pertar no aluno a criatividade, a autoestima e o raciocí-nio, se fazendo então uma ótima ferramenta metodológicapara o ensino de matemática.

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IV. METODOLOGIA E APLICAÇÃO EM SALADE AULA

Após apresentarmos em seções anteriores uma brevedescrição sobre a placa Arduíno e a sua aplicabilidadeno ensino, nesta seção iremos abordar sobre a práticametodológica do uso do Arduíno para a realização deexperimentos em sala de aula.

O presente trabalho foi desenvolvido através da aplica-ção dos experimentos, nas áreas de termologia e óptica,em sala de aula, seguido da aplicação de um simples ques-tionário e finalizado com a discussão teórica dos conteú-dos ministrados. O questionário foi elaborado com ques-tões objetivas e subjetivas que visa mensurar o quantoo experimento foi eficiente para a prática de ensino. Asperguntas do questionário estavam fundamentadas nasseguintes questões,

• Se o aluno já tinha visitado algum laboratório defísica e/ou realizado alguma prática experimental.Em caso afirmativo, onde o aluno realizou a visita equal tipo de experimento o aluno já tinha realizado;

• Se os experimentos realizados em sala de aula con-tribuíram de alguma forma para o entendimentodos conteúdo ministrados, especificando o quanto aprática contribuiu para isso;

• Se atividade experimental produzida com Arduínocontribuiu de forma significativa para o entendi-mento e desenvolvimento da aula, explicando deque forma contribuiu para isso;

• Com resposta subjetiva, o aluno deveria responderse o professor deveria utilizar a pratica experimen-tal em suas aulas, e em caso afirmativo, especifi-cando qual frequência;

• Em relação ao Arduíno e com base nos conceitosapresentados e na experiência praticada, como odiscente avalia a funcionalidade do mesmo para aprodução de experimentos de física.

Antes da apresentação do experimento, foram mostra-dos os conceitos iniciais sobre o Arduíno, relatando asprincipais funcionalidades sobre a montagem, aplicaçõese sobre a linguagem de programação. Dessa forma, osalunos ficariam mais familiarizados com a prática. Emseguida foi fornecido aos discentes um roteiro dos experi-mentos (cf. os apêndices A e B) que iria guiá-los durantea prática.

Os experimentos de termodinâmica e ótica, que serãodiscutidos nas próximas subseções, foram apresentadosantes da abordagem teórica dos conteúdos correlaciona-dos, assim esses conteúdos seriam estudados a partir dosexperimentos. O intuito da apresentação nessa ordem,experimento e depois o conteúdo, tem como objetivo queo aluno faça uma análise sobre o experimento e crie hi-póteses acerca das relações entre as grandezas físicas eos acontecimentos vistos, desenvolvendo assim um olhar

crítico e científico sobre os fenômenos observados. Para aapresentação do experimento de termologia, além do ar-duino e seus componentes, foi utilizado uma garrafa comágua em estado sólido, uma lâmpada ou a luz dos celula-res e o próprio corpo humano, que seria usado para variaras grandezas captadas pelo sensor (temperatura, pressãoe altitude). Para a apresentação do experimento de óp-tica foi utilizado além do Arduíno e seus componentes,uma lâmpada e duas semiesferas metálicas.

Para o desenvolvimento da prática, os alunos foramdivididos em 4 grupos, onde cada grupo teria que de-senvolver hipóteses sobre o fenômeno analisado, ou seja,mostrassem de forma lógica as relações físicas e mate-máticas entre as grandezas físicas observadas nos experi-mentos. Só após a apresentação do relatório com todasas informações, foi apresentado o conteúdo e corrigidopossíveis dificuldades e equívocos sobre a teoria.

A. O experimento de termologia

O experimento desenvolvido, denominado de termôme-tro, é apresentado na Figura 15. O projeto foi construídocom o objetivo de captar a temperatura, pressão atmos-férica e altitude. Tais grandezas físicas são úteis para osestudos da termologia e termodinâmica, mostrando con-ceitos iniciais como temperatura, energia térmica, calore as transformações gasosas. Ao observar a Figura 15, oleitor deve estar se perguntando se de fato este simplesprotótipo fará a diferença no ensino aprendizagem, porémo trabalho tem como objetivo de apresentar o Arduíno nasua forma mais simples, e mostrar que algo simples comoo experimento mostrado pode ou não chamar a atençãodos alunos.

Figura 15. Protótipo do experimento de termologia com o usodo arduino.

A montagem do experimento é simples e consiste emutilizar o Arduíno UNO rev. 3 com auxílio de um sen-sor de temperatura, umidade e pressão BPM 180, doispotenciômetros, uma tela de LCD, jumpers, uma proto-board, uma fonte ou cabo USB. O esquema de montagemdo experimento é mostrado na Figura 15.

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B. O experimento de óptica

O experimento de óptica, denominado de absorção lu-minosa, é mostrado na Figura 16. O mesmo tem comoobjetivo discutir os conceitos sobre absorção da luz emdiferentes cores e de modo mais profundo, discutir a ab-sorção radioativa e a sua relação entre o aumento de tem-peratura dos corpos a partir da transformação de energiaradioativa em energia térmica. Com esse experimento épossível analisar a diferença entre o aumento de tempe-ratura dos corpos de diferentes cores submetido à mesmafonte radioativa em função do tempo de emissão de radi-ação [25].

Figura 16. Protótipo do Experimento de absorção da luz como uso do Arduíno.

A montagem do experimento é simples e consiste emutilizar o Arduíno UNO Rev. 3, com auxílio de dois sen-sores de temperatura, umidade e pressão BPM 180, doispotenciômetros, uma tela de LCD, jumpers, uma proto-board, uma fonte de energia ou cabo USB e duas semi-esferas metálicas com diferentes cores na parte interna.Os sensores são acoplados na parte externa dessas esfe-ras. Vale ressaltar que nesse experimento o sensor BPM180 será utilizado apenas com a função de captação detemperatura. O protótipo do experimento é mostrado naFigura 16.

Ressaltamos que não será apresentado o código fonte,ou seja, o programa do Arduíno dos experimentos apre-sentados, pois o objetivo da pesquisa não é fornecer umtutorial, mas mostrar que a utilização do experimentocom o auxílio do Arduíno pode contribuir de forma sig-nificativa para as aulas e aprendizagem dos alunos. Casoo leitor queira mais detalhes sobre o código dos expe-rimentos apresentados, pode entrar em contato com osautores.

V. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A pesquisa foi realizada com alunos do segundo ano doensino médio de duas escolas da rede estadual de ensinoda cidade de Picos (PI) com o intuito de obter respostasquanto ao questionamento sobre a importância da utili-zação de experimentos de física no ensino, dando ênfase

nos experimentos preparados com auxílio do Arduíno.Obtivemos através da pesquisa um montante de 52 ques-tionários, no qual os entrevistados possuíam uma faixaetária entre 15 a 18 anos.

Para avaliar a necessidade de se utilizar experimentosde física durantes as aulas, inicialmente foi questionadose os alunos já haviam conhecido algum laboratório defísica ou se haviam feito alguma prática experimental emlaboratório. Os dados coletados mostraram que mais dametade dos alunos, 53%, não tiveram a oportunidade devisitar ou conhecer um laboratório de física. Vale des-tacar que os 47% dos entrevistados que relataram queforam a algum laboratório, dizem ter ido ao laboratóriode física do IFPI/Campus Picos, durante um evento pro-movido pela própria instituição ou em uma única feira deciências realizada por alunos do PIBID (Programa Insti-tucional de Bolsas de Iniciação à Docência) também doIFPI/Campus Picos, ou seja, nas escolas onde estudarame estudam não tiveram a oportunidade de desenvolveratividades experimentais em laboratórios. Esses dadossão indicativos da pouca utilização da atividade experi-mental nas escolas pesquisadas e da falta de estrutura delaboratórios de física das mesmas, o que torna o Arduínouma excelente ferramenta para professores e/ou escolas,já que se trata de um instrumento de baixo custo e comuma gama muito grande de possibilidades para constru-ção de atividades experimentais, além de fácil utilização.

Em seguida perguntou-se aos alunos se os mesmos jáhaviam ou não realizado alguma atividade experimental,fora e/ou dentro do ambiente escolar. Os dados coletadosmostraram que 60% dos alunos já participaram que al-guma atividade, enquanto 40% não realizaram nenhumaprática experimental. Neste caso, a pesquisa mostra queboa parte dos alunos realizaram alguma atividade expe-rimental.

Ao observar os resultados apresentados, percebemosque houve um aumento em relação aos alunos que co-nhecem algum laboratório de física e os que realizaramalguma atividade experimental de física. Esse aumentonos dá uma validade maior dos dados seguintes, tendo emvista que os alunos já tiveram algum contato com ativi-dades experimentais e dessa forma tem poder de avaliarainda melhor a necessidade dos mesmos, bem como oquanto auxiliam na aprendizagem.

Foi realizado então o terceiro questionamento, que dizrespeito ao quanto o experimento realizado contribuiupara a aprendizagem dos alunos. Através do gráfico daFigura 17, observamos que 86% dos entrevistados, ouseja, a maioria dos alunos, disseram que o experimentorealizado contribuiu de forma significativa para aprendi-zagem dos conteúdos apresentados. O gráfico apresen-tado mostra três opções, sobre o quanto o experimentocontribui para compreensão dos temas propostos, dentreos que responderam que sim, o experimento contribui,temos uma grande diferença daqueles que afirmam queo Arduíno contribuiu muito para aprendizagem dos mes-mos e aqueles que dizem ter contribuído, porem pouco,onde percebemos que mesmo entre estes o experimento

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se faz necessário segundo os entrevistados. Estes resul-tados estão de acordo com os resultados da Ref. [2], querelata a importância da utilização das atividades experi-mentais, tanto na visão de alunos quanto de professorese com os resultados da Ref. [26] que afirma que o uso deatividades experimentais é de grande importância paraaluno e contribui de forma significativa para os mesmos.

Figura 17. Percentual de respostas quanto a contribuição doexperimento para a aprendizagem dos temas abordados emsala de aula.

Ao serem perguntados sobre a frequência com que osexperimentos deveriam ser utilizados em aula, temos res-postas bem satisfatórias e condizentes com já afirmadopelos alunos, indicando que as aulas com auxílio da ati-vidade experimental chamam a atenção dos alunos. Estesresultados obtidos são mostrados no gráfico da Figura 18e se aproximam muito, 87%, do resultado da Ref. [7],em que 90% dos entrevistados responderam que gosta-riam que os professores de ciências (Física, Química eBiologia) utilizassem as TIC ou demostrando melhor osfenômenos estudados nestas áreas.

Figura 18. Percentual de respostas quanto a frequência que oexperimento deve ser usado nas aulas.

Para avaliar a funcionalidade do Arduíno, a partirda discussão dos conceitos iniciais sobre o Arduíno,perguntou-se aos alunos sobre a dinamicidade da placapara produção de experimentos de física. A pergunta foifeita com o intuito de descobrir se o Arduíno é uma boaferramenta metodológica para o ensino aprendizagem de

física. Os dados são mostrados no gráfico da Figura 19.Os dados do gráfico apresentado, demostram que o Ar-

duíno é uma ótima ferramenta para utilização e produçãodo ensino de física, já que 88% dos entrevistados apro-vam o mesmo. Desse modo o Arduíno se torna uma fer-ramenta inovadora na prática educacional do ensino defísica e as demais ciências.

Figura 19. Percentual de alunos que aprovam o Arduíno comouma ferramenta para produção de experimentos de física.

Em relação aos experimentos apresentados em sala deaula (Termômetro e Absorção Luminosa), os alunos rela-tam como estes experimentos contribuíram para as aulas.Os mesmos destacam que o experimento contribuiu dei-xando as aulas mais dinâmica e interativa. Nas palavrasdo aluno A, “a aula fica mais diversificada e interativa”,enquanto do aluno B relata que “com o experimento ficamuito mais fácil o entendimento do conteúdo”. Outrosalunos destacam que “ os experimentos deixaram a aulamais dinâmica”. Essas respostas nos mostram que o ex-perimento diversifica a aula e deixa a mesma mais atra-ente aos olhos dos alunos.

Durante a aula, os alunos demonstraram muito inte-resse acerca do experimento. Durante a apresentaçãodo experimento de termologia, os alunos questionaram oprofessor a respeito do uso de outros objetos com diferen-tes temperaturas para fazer aumentar ou diminuir a tem-peratura de outro corpo. O aluno C, questionou: “Pro-fessor, quando chegamos próximo do sensor há uma vari-ação de temperatura, nesse caso nosso corpo está trans-ferindo calor? ”. Questionamentos como esse nos mostraque o experimento trouxe à tona o sentido observador doaluno, onde mesmo por meio da observação experimentalconcluiu que o corpo humano deve emitir calor. O alunoD, conversando com seus colegas de grupo, discute sobrea variação de temperatura em corpos com cores diferen-tes dizendo, “engraçado, quando o sensor é submetido àluz do celular ele varia menos graus em certo tempo doque quando submetido à proximidade da água em estadosólido”.

Acerca do experimento de óptica, os alunos discuti-ram sobre experiências do dia a dia e comparam com oobservado no experimento, os mesmos comentam sobreo uso de camisas de cor escura e camisas de cor clarana presença do Sol e fazem o paralelo com o observado

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no experimento, nas palavras do aluno E: “Professor,o que acontece no experimento é o mesmo que quandousamos camisas de cor preta no Sol e esquenta mais doque quando usamos camisas de outra cor? ”, esse ques-tionamento demostrando que os mesmos entenderam oconteúdo sobre absorção de radiação em diferentes co-res e conseguiu levar o entendimento para a realidadedele. Outros alunos questionam sobre a distância queos objetos estão da fonte de calor, o aluno F, pergunta:“Professor, se aumentamos a distância entre a lâmpadae as semiesferas, terá o mesmo aumento de temperaturaem relação ao tempo? ”. Dessa forma, observamos que aatividade experimental, gera no aluno um sentimento in-vestigativo, deixando a aula mais participativa por partedo aluno.

VI. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Em vista da necessidade de se estudar novas metodo-logias como já apresentado nas seções anteriores desteartigo, tivemos o objetivo de produzir experimentos defísica, com o auxílio da plataforma Arduíno, que podemser utilizados em sala de aula e desse modo investigarse os experimentos irão proporcionar ao estudante umaaula mais dinâmica e assim propor método didático com-petente para o auxílio do ensino aprendizagem de física.

Sendo assim, diante do que foi exposto no presentetrabalho, observa-se que a utilização de atividades ex-perimentais no ensino de física se faz necessário, tendoem vista o aumento percentual de alunos que fizeram al-guma prática experimental em laboratório, mesmo queas escolas em que estudam não tivessem promovido es-sas práticas, além dos experimentos proporcionarem aosestudantes um aprendizado significativo, já que mais de50% dos entrevistados responderam de forma favorávelo uso de experimentos em sala de aula. Portanto, essesexperimentos devem ser utilizados com mais frequênciae o Arduíno se faz uma ótima ferramenta para produçãode experimentos no ensino de física.

APÊNDICE A: ROTEIRO DE ATIVIDADE PARAO EXPERIMENTO DE TERMOLOGIA

MATERIAIS NECESSÁRIOS:

• Arduíno UNO Rev. 3;

• Sensor de temperatura, umidade e pressão BMP180;

• 02 potenciômetro;

• Tela de LCD;

• Jumpers;

• Protoboard;

• Fonte ou cabo USB;

• 03 objetos com diferentes temperaturas.

DEVERÁ SABER AO FINAL DA ATIVIDADE:

• Conceituar temperatura;

• Conceituar calor;

• Conhecer o processo de equilíbrio térmico;

• Conhecer escalas termométricas;

• Descrever o gráfico e a função matemática da tem-peratura e função do tempo.

DESCRIÇÃO DA ATIVIDADE:

1. Ao aproximar o sensor dos diferentes corpos, o queacontece?

2. Preencha os dados da tabela (cf. Figura 20) paracada corpo utilizado.

Figura 20. Tabela referente aos experimento de termologia.

3. Faça a análise dos dados contidos na tabela eresponda os seguintes questionamentos para cadacorpo:

I A temperatura variou ou permaneceu cons-tante?

II A temperatura estava aumentando ou dimi-nuindo?

4. Por que ocorreu a variação de temperatura?

5. Para cada objeto (agua em estado sólido, lâmpadado celular e corpo humano), Construa o gráfico davariação de temperatura em função do tempo e in-dique a qual tipo de função que descreve o gráfico.

6. Quais as principais escalas termométricas?

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APÊNDICE B: ROTEIRO DE ATIVIDADESPARA O EXPERIMENTO DE ÓPTICA

MATERIAIS NECESSÁRIOS:

• Arduino UNO;

• 02 Sensores de temperatura, umidade e pressãoBMP 180;

• 02 potenciômetros;

• Tela de LCD;

• Jumpers;

• Protoboard;

• Fonte ou cabo USB;

• Duas semiesferas metálicas com cores diferentes naparte interna;

• Uma lâmpada incandescente.

DEVERÁ SABER AO FINAL DA ATIVIDADE:

• Reconhecer os processos de absorção da luz;

• Entender que a luz é uma forma de energia quequando propagado para outro corpo se transformaem outra forma de energia;

• Cores diferentes absorvem color de maneira dife-rente;

• Conhecer os conceitos de Reflexão, absorção etransmissão da luz.

DESCRIÇÃO DA ATIVIDADE:

1. Ao ligar a lâmpada, o que se pode observar nasplacas?

2. Qual a principal diferença entre uma placa e a outraapós a lâmpada ser ligada?

3. Preencha os dados da tabela (cf. Figura 21).

Figura 21. Tabela referente aos experimento de óptica.

4. A partir dos dados da tabela anterior, a que serdeve a variação ou não da temperatura nas placas?

5. Há diferença entre a temperatura das placas? Sesim, qual o motivo?

6. Qual a relação entre a variação de temperatura e acor das placas?

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem às escolas estaduais Landri Sa-les e a Escola Normal Oficial de Picos pela colaboraçãodurante a realização da pesquisa; ao PIBIC-IFPI (Editaln. 57/2015) pelo suporte à pesquisa e a professora MariaGirlandia de Sousa pela leitura crítica e sugestões para omelhoramento da escrita do artigo.

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