MIT APP INVENTOR 2 NO ENSINO DE FÍSICA: DESENVOLVENDO APLICAÇÕES USANDO SENSORES

## MIT APP INVENTOR 2 NO ENSINO DE FÍSICA: DESENVOLVENDO APLICAÇÕES USANDO SENSORES MIT APP INVENTOR 2 IN PHYSICS TEACHING: DEVELOPING APPLICATIONS USING SENSORS

Pedro H. F. Silva 1 , Sidney S. Duarte Jr 2 , Geraldo A. Sobral Jr 3

1 Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia de Alagoas - Campus Maceió, phfs3@aluno.ifal.edu.com.br

2 Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia de Alagoas - Campus Maceió, ssdj1@aluno.ifal.edu.com.br

3

Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia de Alagoas - Campus Maceió,

geraldo.junior@ifal.edu.br

## Resumo

A pandemia de COVID-19 tornou o uso das novas Tecnologias Digitais de Comunicação e Informação (TDIC) uma alternativa essencial para o mantenimento das atividades acadêmicas de forma segura através do ensino a distância. Além disso, professores também tiveram que adaptar suas metodologias de ensino à nova realidade, apropriando-se de tais tecnologias; dentre elas, podemos destacar, o uso de aplicativos educacionais. Todavia, embora a versatilidade dos aplicativos e o uso indiscriminado de smartphones por estudantes sejam amplamente reconhecidos, há ainda inúmeras barreiras a transpor para que professores de modo geral possam se apropriar destas tecnologias em seu fazer didático, pois muitas vezes o domínio de linguagens de programação é um pré-requisito. Neste trabalho, apresentaremos o ambiente de desenvolvimento visual de aplicativos MIT App Inventor 2 como uma alternativa intuitiva para que professores que desejam desenvolver apps personalizados, mas que não dominam linguagens de programação, consigam criar seus próprios apps educacionais de forma simples, incorporando-os em suas aulas.

Palavras-chave : Ensino de Física, Smartphones, Aplicativos.

## Abstract

The COVID-19 pandemic has made the use of new Digital Communication and Information Technologies (DCIT) an essential alternative for maintaining online academic activities safety. In addition, teachers also had to adapt their teaching methodologies to the new reality, mastering such technologies. Among them, we can highlight the use of educational apps. However, although the versatility of apps and the indiscriminate use of smartphones by students are widely recognized, there are still numerous barriers to overcome so that teachers in general can use these technologies in their teaching, because many times the domain of programming languages is a prerequisite. In this paper, we will present the MIT App Inventor 2 as an intuitive development environment for teachers who want to develop custom apps, but who do not master programming languages, so they can create their own educational apps in a simple way, incorporating them into their classes.

Keywords : Teaching Physics, Smartphones, APPs.

## Introdução

Em 2020 a COVID-19 foi caracterizada pela Organização Mundial de Saúde (OMS) como uma pandemia. Situação que prejudicou toda a sociedade em vários aspectos. Dentre as mudanças radicais estabelecidas na sociedade, destacaram-se as mudanças metodológicas nos sistemas educacionais em todos os níveis, caracterizando-se principalmente pela mudança compulsória para o ensino online .

Particularmente, os docentes tiveram que inovar e se reinventar à procura de novas abordagens para um ensino à distância, devido à necessidade do distanciamento social. A partir dessa concepção, as novas tecnologias precisaram ser aplicadas para que durante a pandemia a educação fosse contínua e ininterrupta (MOREIRA et al, 2020). Nesta perspectiva, este artigo apresenta uma abordagem gradual ao desenvolvimento de aplicativos com foco educacional, podendo ser desenvolvida pelos próprios professores, sem a necessidade do conhecimento prévio de linguagens de programação. Particularmente, a aplicação desenvolvida neste estudo focará no ensino de física através do uso de sensores físicos em smartphones .

Ao longo dos anos, não apenas o software dos smartphones têm evoluído, atualizações no hardware também tem incluído inúmeros sensores físicos nestes dispositivos, muitos dos quais podem ser usados para o ensino de física. Vários exemplos de aplicações desses sensores no ensino de física são citados por Pili e Violanda (2018). Pode-se, por exemplo, criar experimentos de cinemática onde a velocidade e aceleração de um objeto emissor de luz podem ser determinadas usando o sensor de luz ambiente; ou ainda, o campo magnético gerado por correntes elétricas pode ser medido utilizando-se o sensor de campo magnético presente na maioria dos smartphones modernos.

- A plataforma usada para o desenvolvimento destes aplicativos (ou apps ) será o MIT app inventor 2, uma plataforma gratuita do Massachusetts Institute of Technology , que por meio da programação visual em blocos permite criar apps para Android.

Umas das habilidades propostas pela Base Nacional Comum Curricular BNCC (Brasil, 2022) para o ensino médio, a competência específica 3 -EM13CNT301, sugere o uso de instrumentos de medição para elaboração de hipóteses, previsões e estimativas, de forma a permitir que os estudantes possam construir, avaliar e justificar conclusões no enfrentamento de situações-problema sob uma perspectiva científica. Além disso, a competência 3 - EM13CNT308 - também recomenda utilizar tecnologias contemporâneas para investigar e analisar o funcionamento de equipamentos elétricos e/ou eletrônicos e sistemas de automação para compreender as tecnologias contemporâneas e avaliar seus impactos sociais, culturais e ambientais, contribuindo assim no processo de ensino e aprendizagem dos discentes. Posto isso, observa-se que planejar e executar experimentos utilizando as novas tecnologias estão entre as habilidades propostas pela BNCC dando suporte à proposta aqui apresentada. A seguir, descreveremos as etapas que podem ser seguidas por professores ao utilizarem a plataforma MIT APP Inventor 2 para o desenvolvimento de aplicativos educacionais.

## Planejamento inicial do aplicativo

Antes de se iniciar o desenvolvimento de qualquer aplicativo, é preciso que o objetivo educacional do mesmo esteja claro, recomenda-se fazer uma revisão da literatura da área específica, subsidiando assim a elaboração da ferramenta digital.

Após deixar claro a função educacional que será exercida pelo aplicativo, é preciso avaliar quais sensores serão mais adequados para alcançar o objetivo, pois, a depender de qual sensor se pretende utilizar, é possível obter maior precisão nos dados obtidos. Na plataforma estão disponíveis vários tipos de sensores para programação, que geralmente vêm integrados nos smartphones, por exemplo, acelerômetro, barômetro, temporizador, giroscópio, sensor de luminosidade, sensor de localização, sensor de campo magnético, sensor de orientação e sensor de proximidade. Isto permite que seja possível desenvolver aplicativos que abordem praticamente todas as unidades temáticas previstas na BNCC.

Além disso, o layout do aplicativo também deve ser pensado previamente de forma a favorecer a coleta e interpretação dos dados obtidos na atividade.

Por fim, sugere-se que o app seja integrado a uma sequência didática específica, de forma a complementar os conteúdos já tratados pelo professor em sala de aula.

## Conhecendo o ambiente MIT App Inventor

A plataforma MIT App Inventor 2 é totalmente online, podendo ser acessada por meio de qualquer navegador da Internet. A ferramenta é simples e intuitiva, e a programação é feita através de blocos visuais, possibilitando a criação de aplicações sem conhecimento avançado de programação.

## Criando um novo projeto

Para começar a usar o MIT App Inventor, o usuário deve acessar a plataforma através do link: http://appinventor.mit.edu/explore/. Na página inicial, para começar a desenvolver apps, deve-se clicar em "Create apps!" e, assim, criar sua conta gratuitamente. Após esta etapa, a plataforma apresentará o layout de controle (fig.1), onde é exibida uma lista dos projetos já feitos (caso exista algum). Clicando em 'Iniciar novo projeto' o usuário deverá nomear o seu projeto e, automaticamente, será encaminhado para o layout de desenvolvimento. O ambiente de desenvolvimento possui tradução para o português, como pode ser visto em destaque na figura 1.

Figura 1 Tela de gerenciamento de projetos do MIT App Inventor 2, com destaque para o botão de escolha de idioma.Fonte: MIT App Inventor 2, 2022.

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## Interface Principal

## Figura 2 Interface Principal

Fonte: MIT App Inventor 2, 2022.

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A tela principal, exibida na figura 2, é dividida em áreas específicas, nomeadas 'Paleta', 'Visualizador', 'Componentes' e 'Propriedades'. A seguir descreve-se a função de cada uma delas.

Na paleta estão disponíveis todas as ferramentas de layout e controle programáveis na plataforma, para inserir qualquer componente em um projeto, basta selecioná-lo e arrastá-lo diretamente para dentro do smartphone que está no visualizador.

- O visualizador é o local onde o usuário posiciona os componentes individuais, desenvolvendo o layout do seu projeto.
- A área 'componentes' permite a seleção rápida dos componentes já inseridos no projeto, isto é útil quando queremos alterar características específicas deles. Também é possível renomear ou excluir componentes individualmente. Ainda nesta seção, mais abaixo, em mídia, é possível importar imagens e sons para serem utilizados no projeto.

Nas propriedades é possível alterar características detalhadas de cada componente, por exemplo, o tamanho da fonte, o tipo de centralização na tela, etc.

Enquanto a interface, mostrada na figura 2, destina-se a ajustes de layout do aplicativo, o App Inventor reserva uma área separada para o desenvolvimento da lógica do app, chamada de 'Blocos'. Pode-se alterar entre o designer da aplicação e a programação em blocos simplesmente clicando em um dos botões indicados.

## Programando em Blocos

Ao clicar no botão 'Blocos' (figura 2) será exibida a tela apresentada na figura 3. Esta nova tela é dividida nas áreas 'Blocos' e 'Visualizador'. O visualizador funciona de forma semelhante ao que já foi apresentado, permitindo definir visualmente (arrastar e soltar) o posicionamento dos componentes. Já na área 'Blocos' é possível construir toda a lógica de programação do projeto. Ao selecionar um componente, uma lista é apresentada com as funções e ações que podem ser executadas por aquele componente.

Na seção que se segue, será dado um exemplo prático de um aplicativo que foi desenvolvido para explorar os conceitos de movimento periódico através de um experimento clássico da física, o pêndulo simples.

A figura 4 mostra um dos conjuntos de blocos que foram programados pelos autores no desenvolvimento do aplicativo. Neste trecho, informam-se as ações que serão tomadas quando o usuário clicar no botão nomeado 'Iniciar'. Como pode ser visto, há um bloco específico para o evento 'Clique' que foi acessado após adicionar-se um botão à tela e clicar-se em 'Blocos' (indicado na figura 2). Dentro do bloco 'Clique', foram alinhadas ações específicas destinadas a, por exemplo, ativar o sensor de luminosidade do aparelho e o temporizador responsável pela contagem dos intervalos de tempo (linhas 1 e 2) e desativar o próprio botão 'Iniciar' para que ele não seja acionado uma segunda vez por acidente (linha 3). O bloco 4 acessa o sensor de luminosidade e armazena o valor obtido na variável global 'Luminosidade'; o bloco 5, em sequência, exibe este valor para o usuário através do texto 'Luminosidade' incluído na tela do APP. Por fim, o bloco 6 chama o procedimento responsável por desenhar o gráfico para a visualização dos dados.

## Figura 3 Interface de blocos

Fonte: MIT App Inventor 2, 2022.

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Figura 4 - Blocos de comando para o botão 'Iniciar'.Fonte: Autores, 2022.

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O download deste aplicativo e das telas com os blocos de programação pode ser feito neste link : Aplicativo + Conjunto de blocos do Aplicativo Ensino APP

Para o aprofundamento na programação em blocos, os interessados poderão recorrer ao próprio site do APP Inventor, onde há vários tutoriais e exemplos.

## Projeto da atividade e app sobre pêndulo simples

Desenvolveu-se o pêndulo através de materiais de baixo custo: a tampa de uma caneta e um fio de náilon. Fixou-se o pêndulo em um ponto fixo de modo que, ao oscilar, a sombra da tampa, no seu ponto mais baixo, ficasse centralizada sobre o sensor de luminosidade do smartphone , permitindo detectar a passagem do pêndulo pela variação na intensidade de luz captada pelo sensor de luminosidade (figura 5).

Figura 5 -Smartphone e pêndulo posicionado.Fonte: Autores, 2022.

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No momento que se inicia a catalogação dos dados pelo aplicativo é fundamental que se esteja na tela 'Sensores' (figura 6b), pois é necessário primeiro fazer a calibração do sensor para o ambiente em que o experimento será realizado.

Ao iniciar a aplicação é registrado o valor da luminosidade ambiente naquele instante e o dispositivo irá testar se a luminosidade diminui com a passagem do pêndulo, comparativamente ao valor inicial. Sendo assim, como a luminosidade do ambiente pode variar durante a execução do experimento por diversos motivos, adicionou-se uma barra de sensibilidade para que o usuário possa calibrar o sensor e evitar flutuações nos dados.

O smartphone marcará o período de oscilação do pêndulo após duas passagens do pêndulo, que é quando o ciclo estará completo. Em seguida, para a visualização dos dados, deve-se ir para tela inicial (figura 6a) que exibirá em formato gráfico os valores do período. Observe na figura 6a que em alguns momentos há uma oscilação no valor do período obtido, deste modo, é preciso desprezar esses valores e utilizar aqueles que apresentam um comportamento aproximadamente constante no gráfico, isto ocorre devido a flutuações na luminosidade natural do ambiente.

Figura 6 -a) Tela inicial do aplicativo, b) Tela dos sensores.Fonte: Autores, 2022.

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## Resultados

De posse dos dados registrados pelo aplicativo, montou-se a tabela 1, indicada abaixo, onde tabelamos o comprimento do fio do pêndulo e o período de oscilação correspondente determinado pelo aplicativo.

Tabela 1 dados catalogados no processo experimental.

Fonte: Autores, 2022.

Os períodos de oscilação foram obtidos observando o gráfico e anotando os cinco primeiros pontos que apresentam as características periódicas, ou seja, que estão aproximadamente constantes. Deste modo, plotou-se um gráfico de e 𝐿 × 𝑇 2 efetuou-se uma regressão linear através do software livre Graph.

Segundo Young e Freedman (2015), podemos afirmar que a relação entre o comprimento do fio e do período ao quadrado de um pêndulo simples pode ser representada pela seguinte equação.

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Com isso, o valor de g pode ser obtido pelo coeficiente angular de um fit linear dos dados de através da eq. (1), como mostrado no gráfico 1, 𝐿 × 𝑇 2 obtendo-se um valor de para aceleração da gravidade. 9, 502 𝑚/𝑠 2

Fonte: Autores, 2022.

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Como pode ser visto, o valor obtido está próximo ao da literatura, que é (Young &amp; Freedman, 2015). 9, 81𝑚/𝑠 2

## Algumas recomendações

Aconselhamos ter cautela no momento experimental, não devem ser usados objetos grandes como pêndulo pois, além do risco de acidentes, uma grande área sombreada sobre o sensor diminuirá a precisão na determinação do período. Além disso, um local muito iluminado pode prejudicar a medição, pois pode ocorrer falhas na captação das passagens do pêndulo.

## Considerações Finais

A plataforma MIT App Inventor mostra-se como uma ferramenta promissora para o ensino de física. O desenvolvimento de apps por professores viabiliza um novo uso para os smartphones e possibilita a integração destes dispositivos de forma efetiva às aulas experimentais, permitindo o uso de smartphones como aliados no processo de ensino e aprendizagem.

A variedade de sensores presente nos smartphones modernos também permite seu uso para abordar de maneira experimental praticamente toda a unidade temática prevista pela BNCC de forma prática. No caso apresentado neste estudo, utilizou-se o sensor de luminosidade para a detecção do movimento pendular de um pêndulo simples, o que permitiu a estimativa do valor da aceleração da gravidade local com boa aproximação do valor esperado.

Por estes motivos, acreditamos que utilizar a plataforma MIT App Inventor para desenvolver experimentos é uma alternativa viável para o ensino de física integrando as novas tecnologias, pois, além de possibilitar a experimentação, consegue-se desenvolver habilidades e competências previstas pela BNCC.

## Referências

MOREIRA, Maria Eduarda Souza et al. Metodologias e tecnologias para educação em tempos de pandemia COVID-19 . Brazilian Journal of Health Review, v. 3, n. 3, p. 6281-6290, 2020.

PILI, Unofre; VIOLANDA, Renante. A simple pendulum-based measurement of g with a smartphone light sensor . Physics Education, v. 53, n. 4, p. 043001, 2018.

Base Nacional Comum Curricular - Educação é a Base . (5 de Janeiro de 2022). Fonte: Base Nacional Comum Curricular - Educação é a Base, Disponível em: &lt; &gt;, Acesso em 05 de janeiro de 2021.

MIT App Inventor 2 . (5 de Janeiro de 2022). Fonte: MIT App Inventor 2, Disponível em: &lt;MIT App Inventor&gt;.

YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A. Física II: termodinâmica e ondas. v. 2, 14. ed. São Paulo: Pearson, p. 374, 2015.