UMA REVISÃO DE ESCOPO SOBRE A RELAÇÃO ENTRE A MOTIVAÇÃO ESTUDANTIL E O USO DO ARDUINO NO ENSINO DA FÍSICA

## UMA REVISÃO DE ESCOPO SOBRE A RELAÇÃO ENTRE A MOTIVAÇÃO ESTUDANTIL E O USO DO ARDUINO NO ENSINO DA FÍSICA

## A SCOPING REVIEW ON THE RELATIONSHIP BETWEEN STUDENT MOTIVATION AND THE USE OF ARDUINO IN PHYSICS EDUCATION

Diogo Chitolina 1 , Paulo José Sena dos Santos 2

1 Universidade Federal de Santa Catarina/PPGECT, diogo.chitolina@ifsc.edu.br 2 Universidade Federal de Santa Catarina/PPGECT/CFM, paulo.sena@ufsc.br

## Resumo

Tendo em vista que o emprego didático da plataforma Arduino tem ganhado relevância no ensino da Física (Moreira, et al , 2018), é conveniente que investigações sobre sua influência no processo de ensino e aprendizagem façam parte da agenda de pesquisa. A motivação estudantil é um dos fatores da aprendizagem que podem ser influenciados pelo emprego didático da plataforma. Neste estudo, apresentamos os resultados de uma revisão de escopo que buscou desvelar como a relação entre a motivação estudantil e o uso didático da plataforma Arduino em aulas de física é retratada nas publicações científicas da última década. Para tanto, foram mapeados elementos como os embasamentos teóricos, os instrumentos para coleta de dados, os tipos de evidências, entre outras características presentes nos estudos publicados que visam evidenciar uma possível relação entre motivação estudantil e o uso do Arduino em atividades didáticas de física. Como resultado, quatro trabalhos foram incluídos para análise nesta revisão de escopo. Após a leitura integral dos textos foi possível identificar a ausência de referenciais teóricos explícitos para conceituar o termo motivação, a predominância de trabalhos que avaliam estratégias motivadoras de ensino e a carência de fatores para o estabelecimento de relações entre o Arduino e a motivação estudantil.

Palavras-chave : Motivação estudantil; Arduino; Ensino de física

## Abstract

Considering that the didactic use of Arduino platform has gained prominence in physics teaching in recent years (Moreira, et al , 2018), it is advisable that investigations into its influence on teaching and learning process be included in the research agenda. Student's motivation is one of the learning factors that can be influenced by the didactic use of the platform. In this study, we present the results of a scoping review that aimed to unveil how the relationship between student motivation and the didactic use of the Arduino platform in physics classes is portrayed in scientific publications over the last decade. For this purpose, elements such as theoretical frameworks, data collection instruments, types of evidence, among other characteristics present in published studies where mapped aiming to highlight a possible relationship between student motivation and the use of Arduino in physics teaching activities. As a result, four studies were incorporated into this scoping review. After reading the texts in full, it was possible to identify the absence of explicit theoretical frameworks to conceptualize the term 'motivation', the prevalence of studies assessing motivating teaching strategies, and the lack of factors for establishing connections between Arduino and student motivation.

Keywords : Student motivation; Arduino; Physics teaching.

## Introdução

O emprego didático da plataforma Arduino tem ganhado destaque nas últimas décadas, uma vez que possibilita a criação de condições e oportunidades para que os estudantes se percebam como agentes ativos do processo de ensino e aprendizagem (Moreira, et al , 2018). Diante do potencial que a plataforma apresenta como ferramenta didática, observa-se a necessidade de investigações a respeito do seu papel motivacional quando empregada em atividades de ensino de física.

Para além das influências sobre as formas de comunicação e obtenção de informações, tecnologias aplicadas ao contexto educacional têm possibilitado melhorias na dinâmica escolar, sobretudo ao propiciar abordagens mais práticas, contextualizadas e interativas. A placa Arduino pode ser classificada como uma plataforma de desenvolvimento e prototipagem eletrônica, versátil e acessível, que permite a implementação da computação física ocultando grande parte da complexidade que envolve a programação de microcontroladores. Além de contar com hardware e software open-source , a plataforma permite a conexão de diversos atuadores e sensores através de programação e prototipagem relativamente facilitada, permitindo sua interação com o usuário ou com o ambiente (Przybylla; Romeike, 2017, Zanetti; Borges; Ricarte, 2023).

Desta forma, de acordo com Moreira, et al (2018), a plataforma Arduino apresenta-se como uma ferramenta com potencial para fomentar a observação, demonstração e realização de atividades prático-experimentais relacionados as áreas da mecânica, acústica, óptica, termodinâmica, entre outras. Esta ferramenta pode colaborar de forma frutífera para o ensino da física ao possibilitar a inovação no laboratório didático, facilitar a interdisciplinaridade, potencializar a aprendizagem dos conceitos físicos, permitir a aquisição de dados experimentais de forma facilitada e precisa, além de tornar as aulas mais atraentes e motivadoras.

No contexto escolar, a motivação estudantil tem papel fundamental pois está associada ao engajamento, à persistência e à promoção do prazer, satisfação e interesse relacionados aos elementos que constituem o processo de ensino e aprendizagem. Aspectos como a manifestação de comportamentos, a escolha e tomada de decisões, a realização de determinadas ações, entre outros, instituem os

estudos motivacionais, e permitem buscar compreender particularidades e generalidades da conduta humana.

Entretanto, Davoglio e Santos (2017) e Silva e Rodrigues (2022) indicam que apesar do termo 'motivação' ser frequentemente utilizado na literatura, sua definição ainda não é precisa na área da educação, fato que corrobora a perspectiva de Bzuneck (2009), o qual sustenta que a complexidade intrínseca ao termo motivação é resultante de um processo histórico e progressivo, influenciado por uma diversidade de vieses, a qual explicaria as limitações recorrentes que emergem nas aplicações educacionais e investigativas do construto.

Tendo em vista que a motivação se constitui como fenômeno complexo, determinada por fatores internos ao self e por contingências ambientais e sociais, esse tema tem sido estudado por diversas perspectivas acadêmicas. Apesar das diferentes interpretações teóricas que pairam sobre o conceito, Bzuneck (2009) defende a existência de consenso acadêmico sobre a dinâmica dos processos ou fatores psicológicos motivacionais, a qual conduz a escolha, incentiva e desperta a iniciação do comportamento direcionado para uma meta e assegura sua persistência. Os estudos motivacionais, portanto, podem ser entendidos como a análise dos mecanismos que energizam e direcionam o comportamento nos mais diversos âmbitos da existência humana, inclusive no contexto da aprendizagem escolar.

Para tanto, este estudo tem o objetivo de realizar uma revisão de escopo para verificar como os estudos motivacionais se relacionam com a aplicação da plataforma Arduino em atividades prático-experimentais no ensino da física. Busca-se identificar através de um breve mapeamento de publicações científicas: quais são os tipos de evidências disponíveis, quais são as teorias e definições utilizadas e quais são os aspectos metodológicos, temas centrais e lacunas abordados na literatura selecionada. Em resumo, buscamos examinar como tem sido feitas as pesquisas sobre a motivação estudantil em atividades didáticas que visam empregar a plataforma Arduino para o ensino de temas da física, com o intuito de contribuir para possíveis melhorias no processo de ensino e aprendizagem na área.

## Metodologia

Com o intuito de investigar como a relação entre a motivação estudantil e o emprego do Arduino em atividades prático-experimentais no ensino da física aparece

no panorama de publicações científicas, um mapeamento de conceitos, temas centrais, métodos e tipos de evidências disponíveis foi realizado através de uma revisão de escopo baseada no método de revisão de literatura descrito por Arksey e O'Malley (2005). Para esta metodologia de mapeamento de literatura, os autores sugerem cinco etapas, sendo elas: I) Identificar o problema de pesquisa; II) Identificar os estudos relevantes; III) Selecionar os estudos; IV) Mapear os dados e V) Compilar, resumir e relatar os resultados.

Para a revisão, foram utilizadas as seguintes bases de dados: 1) ERIC; 2) Scopus; 3) Science Direct ; 4) Portal de periódicos da Capes e 5) Scielo. Como estratégia de busca, utilizou-se equações booleanas , seguindo as especificidades de cada plataforma, combinando os termos 'Arduino' e Motivação estudantil' nos idiomas português, inglês e espanhol. Para priorizar as análises em publicações mais recentes, restringiu-se o período de busca para a década compreendida entre 2013 e 2023. As questões norteadoras e os critérios de exclusão estão organizados no quadro 1.

Quadro 1: Questões norteadoras e critérios de exclusão para seleção de trabalhos

Fonte: Elaborado pelos autores

## Resultados e discussão

A partir das buscas realizadas nas bases de dados, foram selecionados de forma preliminar 99 trabalhos, os quais passaram por um processo de triagem com controle de duplicações, verificação da revisão por pares e aplicação dos critérios de exclusão. A figura 1 ilustra as etapas de seleção dos trabalhos, as quais colaboraram para a seleção e inclusão de um conjunto de 4 textos para análise nesta revisão de

escopo. Os textos selecionados foram lidos na sua integralidade com o intuito de identificar possíveis respostas para os questionamentos propostos no quadro 1.

Figura 1: Etapas de seleção de trabalho

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Fonte: Elaborado pelos autores

Como resultado do processo de seleção de trabalhos, foram incluídos nesta revisão de escopo 4 textos, cujos títulos, distribuição temporal de publicação e país de aplicação dos estudos estão organizados no quadro 2. Mediante sua análise integral, constatamos que duas das metodologias didáticas apresentadas destinavamse ao público estudantil do nível fundamental, uma direcionava-se ao público do ensino médio e uma para o público de ensino superior. Todas as propostas analisadas buscavam abordar conceitos da física através de metodologias que empregavam a plataforma Arduino, nas quais os autores relatam a busca por estratégias de ensino motivadoras e formas de mensurar essa motivação.

Quadro 2: Títulos, ano de publicação e país de aplicação dos estudos incluídos na revisão

Fonte: Elaborado pelos autores

Na busca por responder ao primeiro questionamento (Q1), observamos a falta de fundamentação teórica para a definição do termo 'motivação' em todos os trabalhos analisados. Apenas o T1 apresenta um breve esclarecimento sobre o significado do termo utilizado ao longo do trabalho, além de distinguir tipos de motivação entre intrínseca e extrínseca. Defendemos que um passo fundamental para a investigação sobre a motivação estudantil passa pelo esclarecimento do construto motivação, demandando necessariamente a adoção de premissas delineadas por uma teoria. Esta constatação é significativa e acompanha o que foi reportado por Silva e Rodrigues (2022), os quais interpretam esse fato como reflexos de escassa dedicação à compreensão do fenômeno motivação apesar do interesse pelo tema.

O segundo e o terceiro questionamentos (Q2 e Q3) buscam desvelar quais são os tipos de evidências, coletadas nos trabalhos, que permitem associar a motivação ao uso do Arduino, além de como as metodologias dos estudos são descritas. O quadro 3 apresenta os temas principais abordados pelos textos incluídos nesta revisão. Todos os trabalhos utilizaram escalas psicométricas para coleta de dados quantitativos relacionados a motivação, aplicação de pré e pós-testes para avaliação de aprendizagem e aplicação de entrevistas para colaborar na interpretação do estudo.

Quadro 3: Distribuição do tema principal dos trabalhos incluídos

Fonte: Elaborado pelos autores

Em geral, as análises quantitativas buscaram avaliar a percepção dos estudantes sobre os seguintes aspectos: a autoeficácia, o valor pelo aprendizado das ciências, as metas de performance e de conquista, os estímulos ambientais e a motivação intrínseca, elementos que podem estar ligados ao processo motivacional do estudante. Não obstante, o uso desses elementos sugere que, apesar de não aparecer de forma explicita, os autores buscam alinhamento com algum referencial teórico, como por exemplo, a teoria da autodeterminação, quando no T1 os autores apresentam tipos de motivação intrínseca e extrínseca.

Entre os quatro trabalhos, cujo arranjo contou com turma controle e turma experimental, apenas um relatou a inexistência de diferenças estatísticas no estado

motivacional dos estudantes participantes da pesquisa. Desta forma, três estudos destacaram que o uso do Arduino, aliado às demais características do processo de ensino, colaborou positivamente para melhorar o estado motivacional das turmas.

O quarto e último questionamento (Q4) busca por compreender como é construída a relação entre a plataforma Arduino e a motivação estudantil nos trabalhos incluídos neste estudo. Ao contrário do esperado, nenhum texto constrói esta relação de forma direta, entretanto, indicam que o Arduino possibilita, entre outros fatores: a construção de ambientes didáticos que favorecem a participação ativa e colaborativa dos estudantes, a interdisciplinaridade, a proposta de atividades 'mão na massa' de forma acessível, a implementação de desafios conectados à realidade dos estudantes, além da aquisição de habilidades experimentais, tecnológicas e interpessoais. Para os autores, são estas características do Arduino, aliadas as demais propriedades dos ambientes educativos, que podem favorecer a melhoria da qualidade motivacional dos estudantes. O T1 ainda relaciona o potencial motivacional do Arduino à menor taxa de desistência no curso superior e ao aumento do número de matrículas em disciplinas relacionadas no semestre subsequente.

## Considerações finais

Através desta revisão de escopo, buscamos esclarecer como a relação entre motivação e o uso da plataforma Arduino em atividades didáticas que envolvem conceitos da física aparece na literatura contemporânea. A seleção de apenas quatro trabalhos publicados na última década assinala a necessidade de intensificação das investigações sobre a temática, sobretudo em um cenário em que o uso didático da plataforma tem sido constantemente aperfeiçoado e disseminado.

Apesar do termo motivação ser amplamente difundido no discurso escolar, até mesmo nos documentos norteadores como a Base Nacional Comum Curricular, essa revisão sistemática revelou que apesar do interesse no construto e as tentativas de elaborar propostas didáticas motivadoras, ainda existe dificuldade em esclarecer o significado do construto motivação, respaldando com o que foi descrito por Silva e Rodrigues (2022). Defendemos que a adoção de referenciais teóricos para os estudos motivacionais além de colaborar no esclarecimento dos conceitos utilizados, tende a contribuir de forma positiva para o refinamento dos estudos futuros sobre a temática, uma vez que a ausência de embasamento teórico pode levar a elaboração de

conclusões incipientes sobre o processo ou mudanças no estado motivacional, mesmo que pautadas por indicativos quantitativos ou autorrelatos dos participantes.

Esta revisão de escopo também contribuiu para confirmar a posição da plataforma Arduino como um possível fator de influência para a motivação estudantil na aprendizagem de temas da física. Quando aliada aos demais elementos que constituem o processo de ensino e aprendizagem, a versatilidade da ferramenta possibilita a integração de tecnologias, a interdisciplinaridade, a inovação na abordagem prática da ciência, o trabalho colaborativo em equipe, entre outros fatores que incentivam a participação ativa dos estudantes de forma contextualizada e interativa, transcendendo as abordagens tidas como tradicionais no ensino. Ao que tudo indica, a confluência destes fatores pode colaborar para a melhoria no estado motivacional do estudante.

## Referências

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