INTERAÇÃO UNIVERSIDADE-ESCOLA POR MEIO DE PROJETOS DE NATUREZAS TECNOLÓGICAS: A EXPERIMENTAÇÃO REMOTA E OS JOGOS DIGITAIS EDUCATIVOS

## INTERAÇÃO UNIVERSIDADE-ESCOLA POR MEIO DE PROJETOS DE NATUREZAS TECNOLÓGICAS: A EXPERIMENTAÇÃO REMOTA E OS JOGOS DIGITAIS EDUCATIVOS

## *Hermes Gustavo Fernandes Neri 1 , Dayane Carvalho Cardoso 2 , Eduardo Kojy Takahashi 3 , Rubens Gedraite 4

## Resumo

Neste trabalho, relatamos contribuições relativas à formação técnica, científica e atitudinal de estudantes do ensino médio e do ensino superior que participaram e participam de projetos de desenvolvimento colaborativo de experimentos remotos e jogos digitais para o ensino de Física. As atividades constantes dos projetos constituíram estratégias de aproximação entre o ambiente escolar e o ambiente acadêmico e foram desenvolvidas voluntariamente por nove estudantes de graduação, cinco estudantes de pós-graduação e nove estudantes do ensino médio de cinco escolas públicas do Ensino Médio do município de Uberlândia-MG, sob a supervisão de dois professores-pesquisadores. Os resultados pedagógicos desse empreendimento foram encorajadores para a sua adoção como uma estratégia de aproximação e interação entre estudantes e professores do ensino médio e superior com caráter permanente e voltado prioritariamente à classe estudantil. Entretanto, ao mesmo tempo em que o procedimento adotado revelou-se prazeroso para os estudantes, reforçou concepções negativas dos mesmos em relação ao ensino praticado nas escolas, o que sugere a busca pela viabilização de um maior envolvimento dos professores da Educação Básica nos futuros projetos e a realização de estudos para a sua adoção regular no processo formal de ensino-aprendizagem.

Palavras-chave : Interação universidade-escola, experimentos remotos, jogos digitais.

## Introdução

A consolidação de uma interação efetiva e permanente entre a universidade e a escola tem sido um objetivo recorrente nas pesquisas educacionais (SANTOS et al., 2016). Entretanto, quando se investigam os tipos de interações colocadas em prática encontram-se, predominantemente, ações de formação inicial e continuada de professores, as quais estão expressas em programas como o Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência (PIBID), O Observatório da Educação, os Mestrados Profissionais na área de Ensino/Educação e os estágios supervisionados das licenciaturas. Ações que envolvem diretamente os estudantes da educação básica são menos comuns na literatura e relacionam-se, normalmente, às feiras de ciências, ao Programa de Iniciação Científica Júnior (PIBIC-Júnior) e ao Programa Novos Talentos.

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Dessa forma, com o intuito de avaliar um tipo de interação entre o ambiente escolar e o acadêmico que priorize a figura do estudante e não a do professor, apresentamos nesse trabalho as contribuições na formação técnica, científica e atitudinal de estudantes do ensino médio e do ensino superior durante o desenvolvimento colaborativo de experimentos remotos (ER) e jogos digitais educativos (JDE) para a aprendizagem de Física como estratégias de aproximação e interação entre esses atores de diferentes formações e espaços institucionais.

Essas estratégias, que envolvem o uso de tecnologias digitais pelos estudantes, iniciaram-se no ano de 2013, no laboratório do Núcleo de Pesquisa em Tecnologias Cognitivas (Nutec) da Universidade Federal de Uberlândia (UFU) no contexto do PIBIC-Jr. Elas têm se caracterizado pelo engajamento voluntário de estudantes da educação básica e do ensino superior no grupo de pesquisa, a partir do conhecimento das atividades em desenvolvimento no Nutec que são divulgadas por colegas ou professores com maior interação com a UFU.

Observa-se que as atividades desenvolvidas e em desenvolvimento têm permitido construir uma formação geral mais abrangente aos estudantes envolvidos. Essa formação inclui, além das competências cognitivas, as habilidades psicomotoras e o desenvolvimento afetivo (FERRAZ; BELHOT, 2010), como será relatado mais adiante nesse trabalho.

- A escolha pela ER permite, ao mesmo tempo, reforçar o uso de experimentos no ensino médio e ampliar o seu tempo de uso no ensino superior, como também, viabilizar a construção/disponibilização de experimentos para práticas laboratoriais a distância. Da mesma forma, a construção de JDE estimula o desenvolvimento da criatividade, iniciativa, aprendizagem de conteúdos científicos e criação de roteiros, estimulando, ambos, o aprender e o saber-fazer.

Os resultados pedagógicos desse empreendimento foram encorajadores para a sua adoção como estratégia de ensino, tanto no nível superior, quanto no nível médio, e estão apresentados nesse trabalho.

## Fundamentação Teórica

De acordo com Hernández (1998), os projetos constituem um lugar que permite: aproximar-se da identidade dos estudantes e favorecer a construção da subjetividade longe de um prisma paternalista, gerencial ou psicologista (HERNÁNDEZ, 1998); revisar a organização do currículo e a maneira de situá-lo no tempo e nos espaços escolares e; levar em conta o que acontece fora da escola, permitindo ao estudante aprender a dialogar de uma maneira crítica com todos os fenômenos do cotidiano. Dewey (1989) afirma que, no curso de seu desenvolvimento, o projeto deve apresentar problemas que despertem nova curiosidade, criem uma demanda de informação e a necessidade de continuar aprendendo.

Nesse contexto, este trabalho apresenta o desenvolvimento colaborativo de projetos relacionados à Experimentação Remota e aos Jogos Digitais Educativos como estratégia para uma formação mais geral e conjunta de estudantes da graduação e do ensino médio.

Em relação aos Laboratórios de Experimentação Remota (ou WebLabs), eles são apontados como algo novo e promissor para o processo de ensino-

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aprendizagem, com tendência a se tornarem instrumentos muito eficientes para compartilhar experimentos (NARDI; GATTI, 2004).

O uso de ER como recurso didático-pedagógico para a implantação de uma nova concepção de ensino experimental, que alia tecnologias de informação e comunicação aos equipamentos laboratoriais, tem sido reiteradamente justificado na literatura (DZIABENKO; GARCÍA-ZUBÍA, 2013; ROCHADEL; AQUINO; SILVA, 2012), com demonstrações de algumas vantagens em relação à metodologia de ensino experimental tradicional.

De forma geral, um laboratório remoto oferece o acesso a equipamentos, bancadas e experimentos do laboratório por meio de um computador conectado à Internet (Figura 1).

Figura 1: Representação esquemática do sistema de experimentação remota do Nutec.

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O usuário pode acessar o servidor web através da Internet, por meio de um computador ou dispositivo móvel (celular ou tablete). O servidor web conecta-se ao servidor de experimento, pelo qual é possível controlar os dispositivos e obter os resultados do experimento por meio de uma interface programável.

A interface programável possui basicamente duas funções: interpretar os dados obtidos dos experimentos, para que o servidor web possa repassar para o usuário, e interpretar o comando do usuário para que ele seja executado no aparato experimental. Na maioria dos casos, são incluídas câmeras para a visualização do experimento.

Nesse trabalho, fez-se uso de dois tipos de ER: um construído artesanalmente na forma de uma maquete residencial e dedicado ao estudo de transformações da energia e, outro, um kit experimental adquirido junto a tradicional fornecedor que atua no mercado internacional (experimento de Millikan da gota de óleo) e voltado para a determinação da carga elementar do elétron.

Além dos projetos relacionados à ER, o Nutec trabalha com o desenvolvimento e uso de Jogos Digitais Educativos. De acordo com Gros apud Savi e Ulbricht (2008), um jogo digital é uma das principais formas de acesso ao mundo digital. Sendo que,

Os jogos digitais podem ser definidos como ambientes atraentes e interativos que capturam a atenção do jogador ao oferecer desafios que exigem níveis crescentes de destreza e habilidades (BALASUBRAMANIAN; WILSON APUD SAVI; ULBRICHT, 2008).

Porém, para que um jogo digital possa ser utilizado como uma prática educativa eles precisam ter objetivos de aprendizagem bem definidos, como por exemplo, o ensino de conteúdos específicos e o desenvolvimento de estratégias ou

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habilidades necessárias para ampliar a capacidade cognitiva e intelectual dos estudantes (GROS APUD SAVI; ULBRICHT, 2008).

Nesse sentido, Prieto et. al. apud Savi e Ulbricht (2008) afirmam que os jogos educativos

devem possuir objetivos pedagógicos e sua utilização deve estar inserida em um contexto e em uma situação de ensino baseados em uma metodologia que oriente o processo, através da interação, da motivação e da descoberta, facilitando a aprendizagem de um conteúdo.

Além disso, Savi e Ulbricht, (2008) destacam que os JDE podem agregar benefícios aos processos de ensino e aprendizagem tais como: efeito motivador, facilitador do aprendizado, desenvolvimento de habilidades cognitivas, aprendizado por descoberta, experiência de novas identidades, socialização e coordenação motora.

## Os Projetos e suas Contribuições Formativas

Nesse trabalho, o desenvolvimento dos projetos foi realizado por um grupo colaborativo, que incluiu dois professores-pesquisadores, nove estudantes de graduação (EG), cinco estudantes de pós-graduação (EPG) e nove estudantes do ensino médio (EEM) de cinco escolas públicas do Ensino Médio da região.

A função dos estudantes do ensino superior nos projetos foi projetar os produtos tecnológicos sob a supervisão dos professores-pesquisadores, construí-los juntamente com os estudantes do ensino médio (EM) e, em alguns casos, coordenar o trabalho dos estudantes do EM. Esses últimos desenvolveram tarefas específicas em cada projeto. Os estudantes da Pós-graduação foram responsáveis pelas propostas metodológicas relacionadas aos usos didáticos de cada projeto desenvolvido. Os professores-pesquisadores coordenaram todas as ações do grupo.

Todos os participantes do Nutec realizam uma reunião conjunta e uma reunião por projeto semanalmente, nas quais se discutem sobre ideias, dúvidas, propostas de solução de problemas, implementações, conceitos, andamento dos trabalhos etc. O Quadro 1 apresenta o envolvimento dos estudantes em cada projeto.

Quadro 1: Envolvimento dos estudantes em cada projeto

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Atualmente, o Nutec trabalha com o desenvolvimento de quatro projetos: dois deles estão relacionados à ER e os outros dois estão relacionados aos JDE.

- O ER para estudos de Energia consiste em uma maquete residencial com três cômodos, alimentada pela energia proveniente de uma placa fotovoltaica. Cada cômodo da maquete trata de algumas propriedades da energia: em um cômodo ocorrem transformações da energia elétrica em energia térmica e luminosa e podemse realizar medidas do tempo e da temperatura em dois locais distintos; em outro cômodo, ocorrem transformações da energia elétrica em energia sonora, da energia elétrica em mecânica e da energia sonora em energia luminosa e podem-se realizar medidas das potências envolvidas; em um terceiro cômodo, ocorrem transformações da energia elétrica em luminosa e podem ser determinados os coeficientes de absorção térmica de diferentes frequências luminosas incidentes em objetos de cores diferentes.

Foram utilizados na sua construção: uma placa fotovoltaica de 20W nominais, uma plataforma Arduino Uno para os ambientes acústico e óptico da maquete, uma plataforma Arduino Mega para o ambiente térmico da maquete, um sensor LDR de 3 mm, três sensores de temperatura LM35, um display de LCD 16x2 para mostrar os valores de tempo e de temperatura, um módulo DS1302 para a marcação de tempo e leds branco, vermelho, azul e verde para o ambiente óptico.

- O ER de Millikan é um kit experimental contendo um capacitor isolado, no interior do qual podem ser borrifadas gotas de óleo que, sob o efeito do campo elétrico produzido entre as placas do capacitor, adquirem equilíbrio mecânico ou movimentos ascendentes ou descendentes. O comportamento dinâmico das gotas pode ser observado por meio de um microscópio contendo um micrômetro.
- O usuário necessita borrifar gotas de óleo no interior do capacitor utilizando uma bombinha de borracha, manipular duas chaves comutadoras e atuar sobre o potenciômetro da fonte de tensão para regular a voltagem entre as placas do capacitor. Deverá, também, visualizar a gota no microscópio, ajustando a sua posição em torno do capacitor, o seu foco na gota e utilizar a escala micrométrica.
- Em relação ao desenvolvimento de jogos digitais, o primeiro deles foi proposto para uso em dispositivos móveis e dedicado ao estudo de Ondas (jogo 'ZUM') possui uma característica de jogo de plataforma em visualização 2D e foi finalizado com uma fase infinita, que servirá como motivação para o desenvolvimento de novos desafios ou novas fases por estudantes do ensino médio. A metodologia de ensino utilizando o jogo ZUM foi desenvolvida pela estudante de pós-graduação EPG3 como tema do seu trabalho de Mestrado Profissional e está sendo aplicada em uma escola do município de Monte Carmelo- MG.
- O segundo jogo digital, 'Usina Nuclear', surgiu como proposta dos estudantes para um jogo realístico que envolvesse conhecimentos de Física, Química, Geografia, Economia e Ecologia. O desenvolvimento desse jogo deverá ocorrer no período de três anos, em etapas que foram globalmente classificadas como: I) Estudos e definição do local de implantação da usina nuclear; II) Estudos e dimensionamento do potencial elétrico gerado pela Usina Nuclear; III) Estudos da viabilidade econômica da construção da Usina Nuclear; III) Estudos e elaboração do sistema de segurança da usina e região circunvizinha; IV) Estudos e construção da Usina Nuclear; V) Estudos e projetos de desenvolvimento socioeconômico da região servida pela usina.

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Como fase inicial de estudos da Etapa I, já foram realizadas discussões de fundamentação sobre o funcionamento de usinas nucleares, as vantagens e desvantagens de uma usina nuclear e uma palestra sobre geopolítica, apresentada pelo estudante de graduação EG8.

Em relação às contribuições formativas, os dados foram obtidos a partir de entrevistas gravadas ou escritas, filmagens das discussões e das apresentações dos estudantes, registros das anotações pessoais (notas de campo) e das conversas no WhatsApp ou MSN realizadas ao longo do desenvolvimento dos projetos.

Foram realizadas entrevistas semiestruturadas e individuais com os estudantes do ensino médio acerca de três questões principais: I) o que os atraía ao Nutec; II) se estavam gostando do trabalho que desenvolviam e por que e III) como eles comparavam aquilo que realizavam no Nutec com aquilo que realizavam na escola.

Em resposta à uma pergunta sobre o que os atraía a desenvolver projetos no Nutec, selecionamos as seguintes falas para ilustrar o pensamento dos estudantes do ensino médio.

A estudante EEM6 afirma que gosta de trabalhar no Nutec,

- '[...] porque o jeito que trabalhamos no Nutec é dinâmico, e somos incentivados a aprender as coisas para levarmos para a vida toda; na escola não é bem assim, no meu ponto de vista. Se esse método fosse usado na escola seria bem mais eficaz e os alunos iriam ficar curiosos para aprender e saber mais. O desempenho ia ser melhor e mais verdadeiro, ia surgir vontade no ensino. Além de incentivar trabalhos em equipe e mostrar como isso é desenvolvido. (EEM6)

Outros estudantes também manifestaram prazer pelo trabalho desenvolvido no Nutec, como a fala do estudante EEM2: 'O que me atrai no Nutec é que a gente tem a possibilidade de estar se envolvendo ali com programação, com tecnologias' (EEM2), ou do aluno EEM9: 'O que me atrai no Nutec é a harmonia como todos trabalham em conjunto' (EEM9). A comprovação dessas falas é o comparecimento espontâneo dos estudantes nas reuniões que são realizadas aos sábados de manhã, sem que haja qualquer tipo de controle, ou cobrança; simplesmente porque gostam do que estão fazendo.

Em resposta à pergunta sobre como eles comparavam o que faziam no Nutec com o que faziam na escola, selecionamos as seguintes falas para ilustrar o pensamento dos estudantes do ensino médio:

- O que aprendo na escola não tem pratica, não tem dialogo, não tem alguém te orientando, não tem uma meta a não ser tirar nota. Na Nutec tem dialogo, reuniões, tem o objetivo de criar novas técnicas de ensino. Se eu tenho dúvida posso perguntar. Tem sempre o momento que jogamos conversa fora e comemos. E isso deixa o que aprendemos aí mais leve. (EEM5)

Lá a gente convive com doutores, pós-graduandos, né, e universitários de diferentes cursos e é uma experiência muito boa, que é uma troca de experiência muito grande. Toda hora a gente entra num debate, toda hora a gente compartilha algum conhecimento que fica agregado sempre na nossa, na nossa história, né, sempre nas nossas ... na nossa vida, tanto acadêmica, quanto profissional. (EEM1)

Essas falas mostram uma valorização de suas participações no desenvolvimento dos projetos do Nutec em detrimento ao que as escolas lhes oferecem. Por trás desse aspecto positivo para o trabalho com projetos há uma clara crítica ao que as escolas lhes oferecem e denota a necessidade de descobrirmos maneiras da escola se tornar mais atrativa para os estudantes. O trabalho conjunto

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entre professores e estudantes de ambos os níveis de ensino pode ser a alternativa de atingir esse objetivo.

- O estudante de graduação EG9 assumiu a orientação direta dos estudantes do ensino médio e por meio de suas notas de campo foi possível identificar a aprendizagem de lógica computacional, da linguagem de programação C para Arduino, das linguagens C# e Java para ambiente Unity e das linguagens HTML5 e PHP para programação web pelos estudantes do ensino médio. As filmagens das discussões e das apresentações realizadas pelos estudantes, assim como a conclusão de seus trabalhos confirmam essas observações.

Essa postura do estudante EG9 demonstra a construção da autonomia e capacidade gerencial de projeto e de grupo pelo mesmo.

Além disso, as filmagens e os registros das conversas no WhatsApp ou MSN evidenciam a aprendizagem de conteúdos científicos pelos estudantes do ensino médio, tais como: a aprendizagem de conceitos quânticos (como exemplo, a conversa via MSN do estudante EEM3 com um dos professores supervisores Figura 2), dos conceitos de calor específico e da capacidade térmica de materiais, do princípio de funcionamento de motores elétricos e de sensores (de temperatura e de luminosidade), conceitos de energia nuclear, conservação de energia, calor, frequência e comprimento de onda.

Figura 2: Cópia de parte da conversa do estudante EEM3 com um dos professorespesquisadores via MSN.

A análise dos dados provenientes desses instrumentos de registro evidencia também as mudanças atitudinais dos estudantes do ensino médio, como: o prazer pela aprendizagem, a iniciativa em propor projetos e apresentar questões para discussões, a preocupação em ensinar colegas e o respeito por opiniões contrárias.

Como aspectos negativos, alguns estudantes manifestaram a sensação de ausência de abordagem de determinados conteúdos na escola (EEM6: 'aqui eu aprendo mais') e uma maior valorização da aprendizagem por projetos do que da aprendizagem em sala de aula (EEM2: 'aprendi muito mais história com essa fala do professor do que nas aulas'), quando a estratégia adotada no Nutec deveria ser apenas um recurso adicional de aprendizagem.

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## Considerações Finais

A interação Universidade-Escola é viável pela estratégia de desenvolver projetos colaborativos de experimentos remotos e jogos digitais educativos, como foi demonstrado nesse trabalho, e pode contribuir simultaneamente para a formação técnica e científica dos estudantes de graduação e do ensino médio, contemplando objetivos de aprendizagem atitudinal, procedimental e conceitual.

Porém, como foi detectado o reforço de uma sensação de desprazer dos estudantes do ensino médio pelo trabalho desenvolvido nas suas instituições escolares, torna-se fundamental a inclusão de atividades colaborativas dessa natureza como projetos regulares de ensino-aprendizagem escolares, com o intuito de estimular o gosto dos estudantes pela aprendizagem em Física e de incluir mais oportunidades práticas de mão na massa no processo de ensino-aprendizagem formal. Nesse sentido, é importante a participação de professores da educação básica no desenvolvimento dos projetos.

## Referências

DEWEY, J. Cómo pensamos . Barcelona: Paidós, 1989.

FERRAZ, A. P. C. M.; BELHOT, R. V. Taxonomia de Bloom: revisão teórica e apresentação das adequações do instrumento para definição de objetivos instrucionais. Gestão &amp; Produção , São Carlos, v. 17, n. 2, p. 421-431, 2010.

HERNÁNDEZ, F. Trangressão e mudança na educação: os projetos de trabalho . Porto Alegre: Artmed, 1998. 152 p.

NARDI, R.; GATTI, S. R. T. Uma Revisão Sobre as Investigações Construtivistas nas Últimas Décadas: concepções espontâneas, mudança conceitual e ensino de ciências. Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências , v. 6, n. 2, 2004.

SANTOS, A. O. et. al. Aproximando Universidade e Escola Técnica: lições aprendidas com o incentivo à pesquisa no ensino médio profissionalizante. Revista Cultura e Extensão , Vol 15, 2016.

SAVI, R.; ULBRICHT, V. R. Jogos Digitais Educacionais: Benefícios e Desafios. Revista Novas Tecnologias na Educação , v. 6, p. 1-10, 2008.

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