UFF – UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE

INSTITUTO DE QUÍMICA

GRADUAÇÃO EM LICENCIATURA EM QUÍMICA

JANINY NUNES LACERDA

A IMPRESSÃO 3D COMO ESTRATÉGIA DE ENSINO E APRENDIZAGEM

EM QUÍMICA NA EDUCAÇÃO BÁSICA

NITERÓI

2017

JANINY NUNES LACERDA

A IMPRESSÃO 3D COMO ESTRATÉGIA DE ENSINO E APRENDIZAGEM

EM QUÍMICA NA EDUCAÇÃO BÁSICA

Monografia apresentada ao Curso de

Graduação em Licenciatura em Química

da Universidade Federal Fluminense,

como requisito parcial para obtenção do

Grau de Licenciado em Química.

Orientador:

PROF. Dr. EDUARDO ARIEL PONZIO

Niterói

2017

L13 Lacerda, Janiny Nunes

A impressão 3D como estratégia de ensino e aprendizagem em

química na educação básica./ Janiny Nunes Lacerda. – Niterói : [s. n.],

2017.

38 f.

Trabalho de Conclusão de Curso – (Licenciatura em Química) –

Universidade Federal Fluminense, 2017.

1. Ensino de química. 2. Educação inclusiva. 3. Processo ensi- no-

aprendizagem 3. Pessoa com Deficiência visual. 4. Sistema braile. 5.

imagem 3D. I. Título

CDD: 540.7

A Deus e aos meus pais Lacerda e

Tânia, com todo amor e carinho.

AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus e aos grandes Mestres que sempre me iluminaram,

protegeram e deram força ao longo de minha trajetória.

Aos meus pais que sempre me apoiaram e incentivaram. Obrigada por serem

referência não só como seres humanos, mas como educadores.

A minha vó Alcídia e vô José (in memoriam) por terem passado em minha vida

de forma singular.

Ao meu tio Roberto, transbordo de admiração e agradecimentos.

Ao meu orientador Eduardo Ariel Ponzio, pela orientação.

Aos professores que conheci na faculdade de Educação e foram responsáveis

por eu ter uma visão completamente diferente da Educação e ainda fizeram-me

apaixonar pela docência.

Aos meus amigos e àqueles que contribuíram de alguma forma durante a minha

trajetória.

RESUMO

Nos últimos anos, pesquisadores da área de Educação vem desenvolvendo

novas metodologias de ensino para permitir uma Educação Inclusiva a alunos

portadores de quaisquer tipos de deficiência. A deficiência não pode ser

encarada como incapacidade e sim uma limitação que não prejudica o ensino-

aprendizagem do discente, quando trabalhada pela comunidade escolar de

forma adequada. Uma área de ensino que possui certa complexidade é a

Química, pois é uma ciência, em muitas vezes, abstrata e que se utiliza de

modelos científicos. Neste contexto, procurou-se desenvolver modelos de

átomos inclusivos, para deficientes visuais, através da utilização da impressão

3D. A tecnologia 3D possibilitou a criação do modelo com linguagem braille e o

alfabeto comum, permitindo que, quando aplicados em salas de aula, alunos com

deficiência e normovisuais possam interagir entre si.

Palavras-Chave: Educação inclusiva, Química, impressão 3D, braille

ABSTRACT

In recent years, researchers in the area of Education have been developing new

teaching methodologies to allow an Inclusive Education to students with any type

of disability. Deficiency can not be seen as an incapacity, but a limitation that

does not detract from the teaching-learning of the student when properly worked

by the school community. An area of teaching that has some complexity is

Chemistry, because it is a science, often abstract and using scientific models. In

this context, we sought to develop inclusive atom models for the visually impaired

through the use of 3D printing. 3D technology enabled the creation of the Braille

language model and the common alphabet, allowing students with visual

impairment and without impairment to interact with each other in classrooms.

Keywords: Inclusive education, Chemistry, 3D printing, Braille

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Conceitos de exclusão, segregação, integração e inclusão educacional

Figura 2. Tabela de Snellen

Figura 3. Exame de Campimetria

Figura 4. Cela braile

Figura 5. Alfabeto Braile

Figura 6. Zonas dos saberes pela teoria vygotskiana

Figura 7. Modelos de reglete de mesa (a) e reglete de bolso (b)

Figura 8. Ilustração da reglete negativa: como se escreve (a) e como se lê (b)

Figura 9. Soroban de 21 eixos e 7 classes

Figura 10. Máquina de escrever em braille

Figura 11. Impressora 3d da marca Seth 3D modelo aipA3

Figura 12. Chuck Hull à esquerda com o protótipo da impressora 3D

Figura 13. Etapas para a impressão 3D

Figura 14. Representação de um objeto em CAD e STL

Figura 15. Modelagem 3D para os átomos de H, C, N e O, respectivamente

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Tipos de processos de fabricação (adaptada)

Tabela 2: Comparação dos raios reais e dos protótipos dos átomos

LISTA DE ABREVIAÇÕES

ABS Acrylonitrile Butadiene Styrene

CAD Computer Aided Design

IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

MDC Máximo Divisor Comum

MMC Mínimo Múltiplo Comum

MEC Ministério da Educação

NCE Núcleo de Computação Eletrônica

OMS Organização Mundial de Saúde

PNIPPD Política Nacional para a Integração da Pessoa Portadora de

Deficiência

STL Standard Triangle Language

UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro

USB Universal Serial Bus

ZDP Zona de Desenvolvimento Proximal

“Trate de aprender tudo o que puder. Saber

demais não ocupa lugar. Ignorância, sim. A

sabedoria anda solta por aí para a gente

aprender o que quiser. ”

Darcy Ribeiro

Sumário

1. Introdução

2. Fundamentação Teórica

2.1. Pessoas portadoras de deficiência

2.2. Educação Especial

2.3. Educação Inclusiva

2.4. A educação para alunos deficientes visuais

2.4.1 Deficiência visual e panorama populacional

2.4.2. O sistema braille

2.4.3. O ensino para deficientes visuais à luz de Lev Vygotsky

2.4.3.1. Teoria Vygotskiana

2.4.4. Recursos didáticos para o ensino de deficientes

visuais

2.4.5. Adaptação de materiais didáticos no ensino de Química para

inclusão de alunos portadores de deficiência visual

3. Objetivos

3.1. Objetivo geral

3.2. Objetivo específico

4. Metodologia

5. Resultado e discussões

5.1. Revisão sobre a tecnologia de impressão 3D

5.1.1. Introdução e história

5.1.2. Processos de fabricação da impressão tridimensional por

adição de material

5.1.3. Princípios gerais

5.1.4. Aplicações da impressão 3D

5.2. Determinação de parâmetros para a modelagem 3D

5.3. Impressão dos átomos: parâmetros para impressão, fatiamento da

peça e impressão

6. Conclusões

7. Referências bibliográficas

1

1. Introdução

Nos últimos anos, pesquisas são realizadas na área do ensino da Química

e como resultados é possível observar que o ensino de Química geralmente vem

sendo estruturado de forma a obrigar o aluno à memorização de informações,

fórmulas e conhecimentos altamente teóricos. Essa conjectura, com um modelo

de educação bancária1, proporciona uma desmotivação em aprender e estudar

Química e, por conseguinte, dificulta e limita a aprendizagem. Essas limitações,

na maioria das vezes, estão relacionadas com as dificuldades de abstração de

conceitos e elaboração e compreensão de modelos científicos 2.

A fim de facilitar a compreensão conceitual no ensino da química, algumas

metodologias vêm sendo aplicadas durante as aulas para desenvolver ao

discente a habilidade de representação, melhor visualização tridimensional do

conhecimento químico e facilitar a compreensão dos conteúdos de forma

dinâmica e interativa3. Como exemplo, o uso de modelos moleculares surge

como uma ferramenta de grande utilidade: facilita o ensino-aprendizado de

conceitos que envolvam a ligações químicas, geometria molecular,

estereoquímica, estruturas cristalinas entre outros. No mercado, existem

disponíveis alguns kits com modelos atômicos. No entanto, além de muitas vezes

carecer na quantidade de peças, possui um custo elevado e, por isto, nem

sempre se torna acessível aos professores e alunos.

Uma alternativa para tal problemática é a confecção de modelos atômicos

a partir do uso da impressora 3D. A impressão 3D possui algumas vantagens

como: diminuir o desperdício de material na confecção de peças, é possível

2

construir inúmeros materiais e peças e produtos podem ser impressos no local

de venda, eliminando custos de transporte4. Ao que tange à Educação, este tipo

de tecnologia além de permitir a modelagem de diferentes recursos didáticos,

permite a elaboração de ferramentas para a Educação Inclusiva. Como exemplo,

modelos utilizando método braille.

Nesta perspectiva, este projeto de monografia de final de curso propõe a

confecção de modelos moleculares com linguagem braille.

3

2. Fundamentação Teórica

A fundamentação teórica incluiu uma revisão bibliográfica de forma

abrangente, assim como os conceitos necessários para o entendimento do

presente trabalho.

2.1. Pessoas portadoras de deficiência

A redação original da Lei 8.742/935 definia uma pessoa deficiente como

àquela incapaz para a vida independente e o trabalho por um “prazo longo” (a

partir de 2 anos). Infelizmente esta definição foi muito preconceituosa pois sabe-

se que a incapacidade pode ser consequência ou não de uma deficiência. Por

exemplo, uma pessoa tetraplégica tem a incapacidade de andar. No entanto, um

indivíduo que sofreu uma fratura grave em determinados ossos de sustentação

do corpo, enquanto enfermo, também será incapaz de andar. Outras palavras

pejorativas também foram empregadas durante muito tempo, a exemplo:

pessoas especiais, para se referir àqueles que tinham um comportamento que

se desviavam do considerado padrão. Ou ainda, pessoas excepcionais.6

Segundo pesquisadores7, as diretrizes dadas pelo Decreto n. 3.298/99,

que estabelece a Política Nacional de Integração da Pessoa com Deficiência,

alterado pelo Decreto nº 5.296/04, são as que melhor auxiliam na conceituação

de pessoa com deficiência. Portanto, é considerada pessoa com deficiência

quem se enquadre nas condições dispostas abaixo:

I - deficiência física - alteração completa ou parcial de um ou mais

segmentos do corpo humano, acarretando o comprometimento da

4

função física, apresentando-se sob a forma de paraplegia, paraparesia,

monoplegia, monoparesia, tetraplegia, tetraparesia, triplegia,

triparesia, hemiplegia, hemiparesia, ostomia, amputação ou ausência

de membro, paralisia cerebral, nanismo, membros com deformidade

congênita ou adquirida, exceto as deformidades estéticas e as que não

produzam dificuldades para o desempenho de funções;

II - deficiência auditiva - perda bilateral, parcial ou total, de quarenta e

um decibéis (dB) ou mais, aferida por audiograma nas frequências de

500HZ, 1.000HZ, 2.000Hz e 3.000Hz;

III - deficiência visual - cegueira, na qual a acuidade visual é igual ou

menor que 0,05 no melhor olho, com a melhor correção óptica; a baixa

visão, que significa acuidade visual entre 0,3 e 0,05 no melhor olho,

com a melhor correção óptica; os casos nos quais a somatória da

medida do campo visual em ambos os olhos for igual ou menor que

60o; ou a ocorrência simultânea de quaisquer das condições anteriores;

IV - deficiência mental – funcionamento intelectual significativamente

inferior à média, com manifestação antes dos dezoito anos e limitações

associadas a duas ou mais áreas de habilidades adaptativas, tais

como: a) comunicação; b) cuidado pessoal; c) habilidades sociais; d)

utilização dos recursos da comunidade; e) saúde e segurança; f)

habilidades acadêmicas; g) lazer; e h) trabalho;

V - deficiência múltipla – associação de duas ou mais deficiências.

5

2.2. Educação especial

A educação especial é definida pela Lei n° 12.746/20138 como uma

modalidade da educação escolar, oferecida preferencialmente na rede regular,

para alunos com deficiência, transtornos globais do desenvolvimento e altas

habilidades ou superdotação.

A Lei n° 12.746/2013 também dispõe que deverá haver, quando

necessário, dispositivos que atendam as particularidades dos alunos pertinentes

a educação especial. Conforme o artigo 59 dessa mesma lei, os sistemas de

ensino assegurarão a estes educandos:

I - currículos, métodos, técnicas, recursos educativos e organização específicos, para atender às suas necessidades; II - terminalidade específica para aqueles que não puderem atingir o nível exigido para a conclusão do ensino fundamental, em virtude de suas deficiências, e aceleração para concluir em menor tempo o programa escolar para os superdotados; III - professores com especialização adequada em nível médio ou superior, para atendimento especializado, bem como professores do ensino regular capacitados para a integração desses educandos nas classes comuns; IV - educação especial para o trabalho, visando a sua efetiva integração na vida em sociedade, inclusive condições adequadas para os que não revelarem capacidade de inserção no trabalho competitivo, mediante articulação com os órgãos oficiais afins, bem como para aqueles que apresentam uma habilidade superior nas áreas artística, intelectual ou psicomotora; V - acesso igualitário aos benefícios dos programas sociais suplementares disponíveis para o respectivo nível do ensino regular.

2.3. Educação Inclusiva

A educação inclusiva é considerada como a educação de todos para

todos, respeitando-se as características individuais de cada ser humano. Desta

forma, se opõe à ambientes educacionais de exclusão, segregação ou

integração9. Esses conceitos podem ser observados na figura 1.

6

Figura 1: Conceitos de exclusão, segregação, integração e inclusão educacional

Portanto, é possível fazer algumas definições9:

Exclusão: ao aluno deficiente é negado o acesso a qualquer forma de

escolarização;

Segregação: o aluno deficiente tem acesso à escolarização apenas em

unidades conhecidas como especiais;

Integração: o aluno deficiente é integrado ao sistema regular de ensino,

no entanto fica restringido a salas de pessoas com deficiência;

Inclusão: o aluno deficiente é integrado de forma plena ao sistema

regular. Neste ambiente é necessário fornecer a todos os estudantes um

ambiente igualitário e participativo.

7

O decreto n° 3.298/99 regulamenta a Lei n° 7.853/89 que dispõe sobre a

Política Nacional para a Integração da Pessoa Portadora de Deficiência

(PNIPPD). O artigo 5° dispõe sobre os princípios da PNIPPD, sendo eles:

I - desenvolvimento de ação conjunta do Estado e da sociedade civil,

de modo a assegurar a plena integração da pessoa portadora de

deficiência no contexto socioeconômico e cultural;

II - estabelecimento de mecanismos e instrumentos legais e

operacionais que assegurem às pessoas portadoras de deficiência o

pleno exercício de seus direitos básicos que, decorrentes da

Constituição e das leis, propiciam o seu bem-estar pessoal, social e

econômico; e

III - respeito às pessoas portadoras de deficiência, que devem receber

igualdade de oportunidades na sociedade por reconhecimento dos

direitos que lhes são assegurados, sem privilégios ou paternalismos.

Sendo assim, o ambiente escolar deverá considerar a diversidade dos

alunos, em suas características e perspectivas individuais, e gerar interações

verdadeiras.

O processo de inclusão social e educacional passou a ter relevância

internacional e a partir da década de 90 determinaram-se medidas por meio de

implementação de políticas públicas para combater a exclusão.10

A começar, em 1990 ocorreu a Conferência Mundial sobre Educação para

Todos, que elaborou um plano de ação para satisfazer as necessidades básicas

de aprendizagem11. Em 1994, foi realizada a Conferência Mundial de Educação

Especial, onde foi elaborada a Declaração de Salamanca sobre Princípios,

Política e Prática em Educação Especial12. Este documento trouxe orientações

8

para um novo pensar sobre educação inclusiva. Ao que diz respeito sobre a

escola, propõe:

Princípio fundamental da escola inclusiva é o de que todas as crianças

devem aprender juntas, sempre que possível, independentemente de

quaisquer dificuldades ou diferenças que elas possam ter. Escolas

inclusivas devem reconhecer e responder às necessidades diversas de

seus alunos, acomodando ambos os estilos e ritmos de aprendizagem

e assegurando uma educação de qualidade à todos através de um

currículo apropriado, arranjos organizacionais, estratégias de ensino,

uso de recurso e parceria com as comunidades. Na verdade, deveria

existir uma continuidade de serviços e apoio proporcional ao contínuo

de necessidades especiais encontradas dentro da escola.

A existência da escola inclusiva, como exposto acima, implicaria na

reformulação de políticas educacionais, assim como na proposta de novos

projetos e metodologias educacionais de caráter inclusiva.

2.4. A educação para alunos deficientes visuais

Como exposto anteriormente, as pessoas portadoras de deficiência

podem ter condições diversas, conforme sua característica específica. Neste

trabalho, o objeto de interesse são os deficientes visuais. Portanto, serão

explorados a seguir alguns conceitos que permitirão maior compreensão sobre

o tema.

9

2.4.1 Deficiência visual e panorama populacional

A deficiência visual é caracterizada pela perda parcial ou total, congênita

ou adquirida, da visão. Os componentes da função visual que são utilizados

como parâmetros para avaliar a deficiência visual são: acuidade visual (aptidão

do olho para distinguir dois pontos a uma determinada distância) e o campo

visual (amplitude da área espacial percebida pela visão).13

A acuidade visual é medida através da relação entre objetos de diferentes

tamanhos a uma mesma distância do indivíduo. Um teste padrão para avaliar a

acuidade visual em consultórios oftalmológicos é através da Tabela de Snellen,

vide figura 2.14

Figura 2: Tabela de Snellen2

Este teste consiste na leitura das letras que estão dispostas em linhas e

essas letras vão diminuindo sucessivamente a cada linha. Ao final das linhas

existirá uma fração que representa a acuidade visual. O numerador é a distância

entre o quadro e o indivíduo e o denominador é a distância que uma pessoa com

10

visão normal é capaz de ler. Um indivíduo com visão normal possui acuidade

visual de 20/20.15

O campo visual é avaliado através de exame de Campimetria (figura 3).

Este exame consiste em avaliar os defeitos do campo visual e os escotomas

através de estímulos luminosos em diferentes regiões do campo de visão.16

Figura 3: Exame de Campimetria17

A portaria n° 3.128/2008 classifica um portador de deficiência visual

aquele que apresentar baixa visão ou cegueira. A baixa visão, ou visão

subnormal, é considerada quando o valor da acuidade visual corrigida no melhor

olho é menor do que 0,3 e maior ou igual a 0,05 ou seu campo visual é menor

do que 20° no melhor olho com a melhor correção ótica. A cegueira é

considerada quando esses valores se encontram inferiores a 0,05 ou o campo

visual for menor do que 10°.18

Segundo dados do Censo Demográfico 2010, divulgados pelo Instituto

Brasileiro de Geografia e Estatísticas (IBGE), a população era de 190.755.799

habitantes, onde 35.774.392 possuíam deficiência visual, representando

aproximadamente 20% total da população. Em termos mundiais, segundo

estimativas da Organização Mundial da Saúde (OMS), em 2010 a população

11

mundial era de 6,9 bilhões e havia 285 milhões de pessoas com deficiência

visual: 39 milhões cegas e 246 milhões com baixa visão.19

2.4.2. O sistema braille

O sistema braille é um sistema de leitura e escrita para pessoas

cegas ou com baixa visão. Esse sistema foi inventado pelo francês Louis

Braille. A cegueira de Louis Braille ocorreu quando ele tinha 3 anos devido a

um acidente ocorrido na oficina de couro de seu pai: Louis feriu o olho

esquerdo com um objeto pontiagudo, o que provocou a perda de visão. O

olho direito ficou cego devido à uma inflamação que se alastrou do olho

esquerdo para o direito. Após anos de estudo, para levar uma vida mais

normal, Braille desenvolveu aos 15 anos de idade um sistema universal de

comunicação que, em sua homenagem, ficou conhecido como braile. 20

O braille é constituído por 63 sinais formados por pontos a partir de

um conjunto matricial [2x3]21, o qual é chamado de ‘cela braile’. As dimensões

usuais da cela braile são de seis milímetros de altura por dois milímetros de

largura. Os pontos da cela são numerados, para facilitar sua identificação, da

seguinte forma, vide figura 4:

Figura 4: Cela braile

1

2

3

4

5

6

12

As dez primeiras letras do alfabeto braile, que coincidem com a

ordem do alfabeto romano (a-j), são formadas pela combinação dos quatro

pontos superiores (1-2-4-5); a combinação dos pontos (1-2-3-4-5) formam a

segunda linha de sinais e a terceira linha é composta pela combinação dos 6

pontos. Caso se queira expressar os numerais, utilizam-se os sinais da 1ª linha,

precedidos do sinal do número, formado pelos pontos 3-4-5-6. A linguagem

também contém os sinais de pontuação, notações musicais e científicas. O fato

mais interessante, diferente de outras linguagens, é a universalidade do Braille:

ela exprime línguas e escritas da Europa, Ásia e África.21,22 A figura 5 apresenta

o alfabeto Braille.

Figura 5: Alfabeto Braille

13

A linguagem braille é muito importante no âmbito educacional pois permite

uma Educação Inclusiva. Através desta linguagem o aluno adquire maior

independência de escrita e leitura, e consequentemente facilita a comunicação,

socialização e aprendizado.

2.4.3. O ensino para deficientes visuais à luz de Lev Vygotsky

Lev Vygotsky nasceu no ano de 1896 em uma pequena cidade chamada

Orsche na Rússia. Foi graduado inicialmente em Direito pela Universidade de

Moscou e posteriormente em Medicina. No entanto, também participava de

cursos de História e Filosofia. Casou-se e teve duas filhas. Em 1934 viera a

falecer vítima de tuberculose.

Vygotsky foi um renomado pesquisador e teórico e ficou popularmente

conhecido como “o Mozart da psicologia”. Ele dedicou seus estudos de maneira

singular nas áreas de psicologia, distúrbios de aprendizagem e de linguagem e

das diversas formas de deficiências congênitas. 23

2.4.3.1. Teoria Vygotskiana

A teoria Vygostkiana é socioconstrutivista, também conhecida como

sociointeracionista. A ideia central é a aquisição de conhecimentos através da

interação do sujeito com o meio, diferindo do construtivismo puro que considera

a aquisição pela interação do sujeito com o objeto.

Para melhor compreensão da interação sujeito e meio, é necessário

remeter o conceito de Zona de Desenvolvimento Proximal (ZDP).

14

Segundo esse conceito24, a ZDP é o nível intermediário que um separa o

indivíduo do desenvolvimento real, ou seja, determinado pela capacidade de

resolver problemas por si só, e o nível de desenvolvimento potencial, o qual é o

saber a ser alcançado. As aprendizagens na ZDP ocorrem através da interação

de um parceiro que seja mais experiente (professor ou até mesmo colegas)

capacidade de solucionar problemas com ajuda de um parceiro mais experiente.

A figura 6 ilustra este conceito.

Figura 6 – Zonas dos saberes pela teoria vygotskiana

Neste contexto, Vygotsky propõe que o ensino para indivíduos deficientes

não deve ser realizado com desânimo ou complacência. Ao contrário, os

problemas devem ser vistos como uma possível fonte de crescimento. Ele crê

na capacidade do ser humano em criar processos adaptativos com o intuito de

superar suas limitações. No caso de pessoas com deficiência visual, sejam

cegas ou de baixa visão, o uso de estímulos exterior com a linguagem braille

permite a sociointeração.

15

2.4.4. Recursos didáticos para o ensino de deficientes visuais

Existem vários recursos utilizados no ensino para deficientes visuais.

Através deles, os textos e materiais didáticos podem ser confeccionados em

braille, permitindo acessibilidade e inclusão ao aluno no ambiente escolar. A

seguir serão apresentados alguns destes.

i) Reglete e punção25

A reglete (do francês règle: régua) é um dos primeiros instrumentos

criados para a escrita braille. règle que significa régua. A reglete é composta por

uma régua-guia, onde a folha é colocada, e um punção, que corresponde a uma

caneta, com o qual o papel é pressionado. A parte superior da reglete contém

janelas com as celas braile, correspondendo cada uma, a um código em braille.

Existem alguns modelos, como pode ser visto na figura 7.

Figura 7: Modelos de reglete de mesa (a) e reglete de bolso (b)

O modo de escrita depende do tipo de reglete a ser utilizado: positiva ou

negativa.

16

A reglete negativa é conhecida como a tradicional. Neste caso, a parte

inferior da régua é pela cela braille com os pontos em baixo relevo (também

conhecidos como pontos negativos). Os pontos negativos são côncavos e a

ponta do punção é convexa. Desta forma, a escrita em Braille é realizada em

baixo relevo, sendo necessária a inversão dos pontos. Logo, é necessário

escrever da direita para a esquerda. Por exemplo, para escrever a letra “a” é

necessário pressionar o ponto 4, para que quando haja a inversão este

represente o ponto 1, como ilustrado na figura 8.

Figura 8: Ilustração da reglete negativa: como se escreve (a) e como se lê (b)

A reglete positiva é semelhante à reglete negativa, porém, os pontos da

cela braille estão em alto relevo. Os pontos são convexos e a ponta do punção

côncava. A escrita é realizada em alto relevo, não sendo necessária a inversão

dos caracteres durante o processo de escrita. Logo, escreve-se de maneira

análoga ao uso de canetas.

ii) Soroban26

O soroban é um ábaco de origem japonesa muito utilizado para o ensino

de matemática a pessoas portadoras de deficiência visual. O modelo de soroban

mais utilizado no Brasil, é composto por 21 eixos e 7 classes, bastante eficaz

(a) (b)

17

para realização de cálculos que exijam maior espaço, vide figura 9. Porém

também se comercializam sorobans com 13 ou 27 eixos.

Figura 9: Soroban de 21 eixos e 7 classes

A utilização do soroban viabiliza que os alunos façam registros numéricos,

realizem as quatro operações e até mesmo operações mais complexas com

números inteiros, racionais, raiz quadrada e cálculos de mínimo múltiplo comum

(MMC) e máximo divisor comum (MDC). Essa ferramenta, se bem utilizada,

contribui ao desenvolvimento do raciocínio, estimulando criação de habilidades

mentais.

iii) Máquina de escrever em braille27

A máquina de escrever em braille é utilizada para digitação de textos por

pessoas deficientes visuais, assim como videntes que conheçam o método de

escrita.

18

A figura 10 é um modelo clássico deste tipo de máquina.

Figura 10: Máquina de escrever em braille

A máquina de escrever em braille nacional é constituída

fundamentalmente por um teclado com seis teclas (três do lado esquerdo e três

do lado direito), correspondendo a um ponto da cela braille. A tecla central mais

larga tem a função de marcar o espaço. Existem ainda mais duas teclas nas

extremas esquerda e direita. A do lado esquerdo serve para mudar de linha e a

do lado direito para retrocesso.

iv) Sistema operacional Dosvox28

O sistema operacional Dosvox foi desenvolvido pelo Núcleo de

Computação Eletrônica (NCE) da Universidade Federal do Rio de Janeiro

(UFRJ). Este software se comunica com o usuário a partir de sintetizador de voz,

viabilizando o uso de computadores por deficientes visuais e possibilitando maior

independência ao usuário.

19

Atualmente o software está disponível em versões para Windows e Linux

e possui a filosofia Open Source. Borges29 destaca que as principais vantagens

do DOSVOX são sua simplicidade, custo e adequação à realidade educacional

dos deficientes visuais do Brasil.

2.4.5. Adaptação de materiais didáticos no ensino de Química para inclusão

de alunos portadores de deficiência visual

O ensino de Química para alunos com deficiência visual enfrente várias

dificuldades devido a essa área de conhecimento depender da visualização tanto

em níveis macroscópicos quanto a representação de estruturas. Na Química, em

particular, o uso de fórmulas, símbolos, gráficos e modelos espaciais são

elementos que tornam o processo de ensino-aprendizagem complexo.

A fim de permitir melhor entendimento nesta disciplina, o Ministério da

Educação (MEC) elaborou a grafia Química Braille30 que permite a

representação de vários conceitos como: números atômicos, estados físicos da

matéria, tipos de ligação, estruturas dos grupos funcionais, entre outras. No

entanto, outras metodologias utilizando braille vêm sendo desenvolvidas para

facilitar o aprendizado dos alunos.

No trabalho31 de Resende Filho et al, foram confeccionados kits didáticos

para trabalhar com conceitos de substâncias e misturas, utilizando bolas de

isopor. Em outro estudo32, Resende Filho et al desenvolveram modelos atômicos

a partir de arames, bolas de isopor, miçangas, alfinetes coloridos, espuma, entre

outros. Bertalli33 desenvolveu modelos moleculares com massa de biscuit e

palitos de plástico. Silva et al desenvolveram34 tabelas periódicas.

20

Sob esta ótica, este trabalho de final de curso propõe o desenvolvimento

de materiais didáticos inclusivos na área de química utilizando a tecnologia 3D.

21

3. Objetivos

3.1. Objetivo geral

- Elaborar recursos didáticos para o ensino da Química utilizando a impressão

3D.

3.2. Objetivo específico

- Compreender o funcionamento de uma impressora 3D

- Realizar modelagem em software de modelos moleculares;

- Realizar modelagem em software de modelos moleculares com linguagem

braille;

- Imprimir, utilizando impressora 3d, átomos de H, C, N e O.

22

4. Metodologia

A metodologia deste trabalhado foi dividida em três etapas.

A primeira, foi uma revisão sobre a impressão 3D para que se

fosse compreendido, de forma minuciosa, os princípios de

funcionamento do equipamento;

A segunda, determinação de parâmetros de tamanho para a

modelagem em 3D, através de um software CAD, de átomos de

H, C, N e O;

A terceira, a impressão dos átomos. Nesta etapa, foram

escolhidos os parâmetros de impressão, assim como o polímero

que iria ser utilizado como filamento. Além do fatiamento das

peças e a impressão propriamente dita.

23

5. Resultado e discussões

5.1. Revisão sobre a tecnologia de impressão 3D

5.1.1. Introdução e história35

A impressão 3D, conhecida como manufatura aditiva, é uma tecnologia

que realiza a construção de um modelo tridimensional através de deposição de

um material em camadas sucessivas, vide figura 11.

Figura 11: Impressora 3d da marca Seth 3D modelo aipA336

Essa tecnologia teve início na década de 80 com o trabalho de Kodama

que publicou um método de criar modelos plásticos pela solidificação de um

fotopolímero através da utilização de raios ultravioleta. Após, o norte-americano

Chuck Hull desenvolveu a tecnologia base da impressão ao projetar uma

máquina que possuía uma das funções principais a de criação de lâmpadas para

24

solidificação de resinas e a de confecção rápida de plásticos, figura 12. E

baseado nesta tecnologia criou uma impressora 3D utilizando a estereolitografia.

Figura 12: Chuck Hull à esquerda com o protótipo da impressora 3D

Alguns anos depois, Chuck Hull fundou a empresa 3D system Corporation

e patenteou a criação da impressora, assim como várias formas de impressão

dessa tecnologia. Recentemente as impressoras 3D tornaram-se manufaturas

mais acessíveis a empresas de portes menores, assim como pessoas físicas.

Existe a possibilidade de comprar uma impressora de código fechado ou comprar

peças e, com noções de programação, montá-la.

5.1.2. Processos de fabricação da impressão tridimensional por adição de

material37

As impressoras 3D podem variar ligeiramente conforme o mecanismo e

material utilizados para a criação dos objetos. A tabela 1 descreve como o objeto

é formado e o tipo de material empregado.

25

Tabela 1: Tipos de processos de fabricação (adaptada)

Tipo Processo de construção Materiais utilizados

Filamento Os objetos são construídos camada

por camada. O material que está na

forma de filamento é extrusado por um

motor aquecido (conhecido como

extrusora).

Polímeros, madeira,

nylon, entre outros.

Fio Um feixe de elétrons é usado para

aquecer o fio e formar, posteriormente

o objeto, camada por camada.

Ligas metálicas

Granular Vários processos utilizam o material

de forma “bruta” e através do uso de

luz, eletricidade ou luz fundem os

grânulos e constroem o objeto.

Ligas metálicas e

termoplásticos

Energia Processo no qual um energia focada

é utilizada para fundir os materiais por

derretimento conforme o material vai

sendo depositado.

Gesso e materiais

granulares similares.

Laminação

em folhas

Neste processo as folhas do material

são postas umas sobre as outras e

fundidas com um rolo aquecido. Um

laser é utilizado para cortar o objeto

conforme o formato desejado.

Papel, folhas metálicas

e filmes plásticos.

26

5.1.3. Princípios gerais

As etapas fundamentais para a impressão 3D são três: modelagem (ou

prototipagem) em 3D, fatiamento da peça e a impressão da peça, como

esquematizado na figura 13.

Figura 13: Etapas para a impressão 3D

A seguir serão detalhadas cada etapa.

1°) Modelagem em 3D

O primeiro passo para a impressão 3D é transpor a ideia do objeto para

um software de computador que reproduza digitalmente formas em três

dimensões (altura, largura e profundidade). Esses softwares são conhecidos

como CAD (do inglês: computer aided design). Após realizar o projeto em CAD,

o arquivo deverá ser exportado no formato ‘*.STL’ (do inglês: Standard Triangle

Language), o qual apresentará o objeto nos tamanhos e escalas desejados.

O formato de arquivo STL é baseado em uma composição de triângulos

para criar a superfície de um objeto, como pode ser visto na figura 14. 37,38

27

Figura 14: Representação de um objeto em CAD e STL39

A simplificação da peça por geometria triangular possibilita a

implementação de fatiamento de peças de modo mais fácil, além da orientação

do modelo e estruturas suportes.40

2°) Fatiamento da peça

Esta etapa é considerada a mais importante de todas, pois o software

SLICER (do inglês: fatiador) irá transformar o objeto 3D em uma linguagem que

a impressora 3D irá entender (‘*.GCODE). O fatiador irá literalmente fatiar a peça

em inúmeras camadas e o usuário também poderá definir alguns parâmetros

como: tipo de filamento, diâmetro do filamento, altura das fatias (camadas), total

de preenchimento, perímetros, colocação de suporte, entre outros. Um software

muito utilizado é o Slic3r41 por ser de código aberto.

28

3°) Impressão da peça

Para poder imprimir a peça é necessário transferir o arquivo *.GCODE

para a impressora. Poder-se-á feito através de duas formas: através de um

cartão de memória ou pela conexão do computador/impressora via USB (do

inglês: Universal Serial Bus).

5.1.4. Aplicações da impressão 3D

A impressora 3D permite a pessoa criar qualquer objeto. Sendo assim,

suas aplicações são inúmeras tais como: itens médicos e hospitalares (como

implantes), produtos domésticos, itens de decoração, construção civil, protótipos

automobilísticos, arquitetura, moda, alimentos e materiais educativos.

A impressão 3D possui algumas vantagens como: diminuir o desperdício

de material na confecção de peças, é possível construir inúmeros materiais e

peças e produtos podem ser impressos no local de venda, eliminando custos de

transporte4. Ao que tange à Educação, este tipo de tecnologia além de permitir

a modelagem de diferentes recursos didáticos, permite a elaboração de

ferramentas para a Educação Inclusiva. Como exemplo, modelos utilizando

método braille, para deficientes visuais.

5.2. Determinação de parâmetros para a modelagem 3D

O software de modelagem 3D escolhido foi o Tinkercad por ser de código

aberto, interface amigável e com as ferramentas suficientes para modelar o que

foi proposto.

29

O modelo para ser considerado totalmente inclusivo, deverá permitir que

alunos deficientes visuais e alunos sem deficiência consigam utilizar. Além disso,

permitirá que os alunos possam interagir entre si, como proposto pela teoria de

aprendizagem vygotskiana. Por isso, foi proposto fazer um átomo onde existisse

a letra representativa do elemento químico em braille e do alfabeto latino de

forma extrusada, para que não atrapalhasse a leitura em braille.

A modelagem em 3D escolhida foi para átomos de hidrogênio (H), carbono

(C), nitrogênio (N) e oxigênio (O). Esses foram escolhidos por possibilitar a

construção de inúmeras moléculas orgânicas, assim como alguns compostos

inorgânicos. A fim de simplificar o modelo, foi considerada geometria esférica

para cada átomo. Outro detalhe importante é sobre o tamanho dos objetos a

serem projetados: foi criada uma dimensão para cada átomo, respeitando ao raio

atômico real, conforme tabela 2.

Tabela 2: Comparação dos raios reais42 e dos protótipos dos átomos

Átomo Raio real Raio do protótipo

H 53 pm 1,5 cm

C 77 pm 2,0 cm

N 74 pm 2,5 cm

O 66 pm 2,5 cm

Após a modelagem os arquivos foram salvos em formato STL para que

fossem posteriormente fatiados.

30

A figura 15 apresenta a modelagem 3D feita para os átomos acima

especificados

Figura 15: Modelagem 3D para os átomos de H, C, N e O, respectivamente.

5.3. Impressão dos átomos: parâmetros para impressão, fatiamento da

peça e impressão

O processo de fatiamento foi realizado no fatiador Slic3r, um software

também de código aberto. Nesta etapa, foram escolhidos alguns parâmetros43

para a impressão. Alguns destes são importantes, como:

31

Layer height: é a espessura de cada camada, que varia de 0.1mm à

0.3mm. É um parâmetro relacionado com a resolução do objeto e

velocidade de impressão.

Perimeters: define o número mínimo de “cascas” (ou seja, paredes) que

o objeto terá. Este parâmetro dará resistência ao modelo.

Solid layers: define quantas camadas solidas queremos na base e no

topo (fechamento) do objeto. Este fator está relacionado com a resistência

e a estética do objeto.

Fill density: é o parâmetro de configuração da quantidade de

preenchimento a ser impresso. Quanto maior o infill, mais demorada será

a impressão.

Support material: o material suporte é necessário quando se imprime um

modelo que possua saliências significativas. Caso não se utilize, as

saliências, as mesmas seriam impressas no ar, e, provavelmente, não

seria possível imprimir corretamente.

Pattern spacing: é o parâmetro que determina quão denso será o material

do suporte.

Brim: é a colocação de uma saia que fica em torno do objeto, evitando

que o objeto não empenar e/ou se solta / descole da mesa durante a

impressão.

Velocidade de impressão: é a velocidade que ocorre a impressão da peça

Além de definir os parâmetros de impressão, no Slic3r configura-se o tipo

de filamento e as temperaturas de extrusão e da mesa (que varia de acordo com

o filamento utilizado)

32

No caso dos modelos de átomos a serem impressos, apenas os

parâmetros de filamento, infill e suporte foram alterados do que vinha como

configuração padrão. Estes parâmetros foram: filamento de ABS (do inglês:

Acrylonitrile butadiene styrene), infill de 20% e uso de suporte.

NOTA COM ARQUIVOS

6. Conclusões

O desenvolvimento deste trabalho permitiu maior compreensão sobre a

Educação Especial e a Educação Inclusiva, conforme o ordenamento jurídico

brasileiro. Dada a necessidade de metodologias que permitem a inclusão, a

utilização da impressão 3D mostra-se uma ferramenta eficaz na criação de

materiais didáticos inclusivos no ensino de Química. Como o modelo é criado de

maneira personalizada, constrói-se de maneira simples e com adequações aos

portadores de deficiência.

A partir desses conhecimentos foi possível propor a modelagem e realizar

a impressão 3D de átomos que possam ser futuramente disponibilizados para

utilização em salas de aula.

7. Referências bibliográficas

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dezembro de 1996, que estabelece as diretrizes e bases da educação nacional,

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[12] DECLARAÇÃO mundial sobre educação para todos e plano de ação para

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