LABORATÓRIO REMOTO DE BAIXO CUSTO PARA ATIVIDADES INVESTIGATIVAS EM CIRCUITOS RESISTIVOS

## LABORATÓRIO REMOTO DE BAIXO CUSTO PARA ATIVIDADES INVESTIGATIVAS EM CIRCUITOS RESISTIVOS

## Samuell Oliveira 1 , Ulisses Azevedo Leitão 2

1 Universidade Federal de Lavras (UFLA)/Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física/ samuell.oliveira@estudante.ufla.br

2 Universidade Federal de Lavras (UFLA)/DFM, ulisses@ufla.br

Palavras-chave : Laboratórios Remotos, Ensino de Física, Atividades Investigativas

## Resumo expandido

No Ensino de Física, nós professores, sempre buscamos alternativas para que nosso aluno esteja participativo e engajado nas aulas. Buscamos desenvolver atividades que incentivem o senso crítico e sua capacidade de enxergar o mundo do ponto de vista físico. As atividades experimentais tem muito a contribuir na busca por um ensino-aprendizagem mais próximo a realidade de nosso estudante. Como atender a este objetivo no ensino remoto?

Na inviabilidade de um experimento físico em sala de aula, utiliza-se diversos softwares simulam fenômenos físicos. Dentre os mais utilizados, podemos citar o PHET Interactive Simulations, que disponibiliza na internet diversas simulações virtuais que podem agregar no aprendizado e na sistematização de conteúdos. Apesar de os estudos têm mostrado que as simulações PHET são muito eficazes para o entendimento conceitual (PhET, 2020), existem muitos objetivos pedagógicos envolvidos em uma atividade de laboratório que as simulações não abordam.

Neste contexto, desenvolvemos um Laboratório remoto para as atividades experimentais de Circuitos Elétricos. Denomina-se Rlab - Laboratório Remoto de Circuitos Elétricos. O Rlab se diferencia das simulações por se tratar de um experimento real, em que a operação e aquisição de dados é realizada remotamente pela internet. O Rlab consiste de uma interface gráfica que controla um sistema dedicado e possibilita realizar os experimentos. Como diferencial, a utilização do microcontrolador Arduino se apresenta como alternativa simples e de baixo custo, em comparação com os altos custos embutidos em uma experimentação remota tradicional. Veja por exemplo, JILIAN (2012, p.4).

A figura abaixo apresenta a interface Rlab, mostrando seus componentes e sua tela de comando remoto.

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Figura 01: V isualização da tela do RLab com a câmera a qual o aluno terá uma visão do circuito real considerado.

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Fonte: http://lite.dex.ufla.br/moodle26/course. Autor da pesquisa.

Neste contexto, o atual trabalho estabelece dois objetivos.

Cardoso e Takahashi (2011) salientam que o ambiente de acesso remoto deve conter um material de apoio, roteiro de atividades, conceitos a serem trabalhados e uma metodologia própria, criando recursos para uma atividade com potencial de aprendizagem aos estudantes. Neste sentido, o primeiro grande objetivo é implementar um ambiente que viabilize a investigação, dentro da perspectiva de atividades investigativas como propostas por Suart e Marcondes (2009).

Por outro lado, vale ressaltar a enorme carência de pesquisas relatando a efetividade do uso de laboratórios remotos no processo de ensino e de aprendizagem. Assim, nosso segundo objetivo é investigar a eficácia de Laboratórios remotos no Ensino de Física.

Para atender ao primeiro objetivo, foi elaborado um Roteiro Investigativo em que o estudante deve atingir três desafios.

Figura 02: Desafio 1: Você seria capaz de determinar 𝑅𝑋 , conhecendo as tensões 𝑉0 e 𝑉1 , e o resistor 𝑅0 ?

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Fonte: RLab . Autor da pesquisa.

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Primeiro, em circuito com dois resistores em série, veja Fig. 2, ele deve determinar o valor do resistor 𝑅𝑋 , sendo que a diferença de tensão medida pelo sistema é a tensão 𝑉0 , da bateria e 𝑉1 , no resistor conhecido. Neste caso o estudante deve aplicar a Lei de Ohm diretamente no resistor conhecido 𝑅0 . Entretanto, o desafio 2 inverte a posição dos resistores. A estratégia aqui visa fazer o estudante encarar a questão de que aplicar a Lei de Ohm, apesar de simples, exige método. Nesta situação ele não pode calcular a corrente diretamente, por que não conhece a resistência 𝑅𝑋 . Não pode aplicar a lei de Ohm no resistor conhecido, 𝑅0 , pois sua tensão não foi medida. Assim, cabe ao estudante investigar até reconhecer que a tensão no resistor 𝑅0 é dada pela diferença de tensão 𝑉1 -𝑉2 . Assim, pode aplicar a Lei de Ohm para este resistor, determinar a corrente, para então calcular o valor do resistor desconhecido.

Num desafio final, o estudante deve analisar o clássico circuito de um resistor em série com outros dois em paralelo quando de liga e desliga um dos ramos.

Figura 03: Desafio 3: O que você prevê para a corrente nos três resistores quando a chave Ch for fechada ? Elas aumentam? Elas diminuem?

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Fonte: RLab . Autor da pesquisa

A verificação da eficácia do Laboratório Remoto no Ensino de Física está em andamento e será feita a partir de dados coletados com o desenvolvimento da Sequência Didática. As atividades foram desenvolvidas com 5 alunos do 9º ano do Ensino Fundamental, de uma escola da rede privada de ensino e 5 alunos do 2º ano do Ensino Médio, de uma escola da rede pública de ensino. Os dados coletados se encontram em forma de transcrições de aulas gravadas, respostas a questionários conceituais e a realização de entrevistas semiestruturadas individuais com os participantes.

Como metodologia de análise de dados, aplicaremos a Análise de Argumentos da Estrutura CCnER (Sasseron, 2020) na qual por meio dos argumentos apresentados durante as interações discursivas, verificaremos se houve uma apropriação do conceito abordado. Sasseron (2020) acrescenta o termo Cn na proposta original da estrutura de argumentos CER (KUHN &amp; REISER, 2006, DUSCHL, 2003, JIMÉNEZ-ALEIXANDRE et al ., 2000) referindo-se às condições ao qual o argumento foi elaborado por meio das interações discursivas.

Resumindo, é importante ressaltar que, por mais que os Laboratórios Remotos estejam presentes e espalhados por todo o mundo, dois desafios ainda são relevantes. Carecemos de pesquisas que apontem sua real efetividade no processo de ensino e de aprendizagem em Física. Por outro lado, é necessário desenvolver estratégias didáticas que tornem a atividade remota realmente uma atividade

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investigativa, buscando uma maior participação dos estudantes no desenvolvimento de seu conhecimento e uma conectividade do que é proposto em aulas tradicionais, com um Laboratório que possa ser operado remotamente.

## Referências

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KUHN, L. &amp; Reiser, B. Structuring activities to foster argumentative discourse . Paper presented at the annual meeting of the American Educational Research Association, San Francisco, CA. 2006.

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ZÚBIA, J. G.; ALVES, G. R. Using Remote Labs in Education - Two Little Ducks in Remote Experimentation : Bilbao: University of Deusto, 2011.

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