Uma proposta de utilização da plataforma Arduino para a aplicação de conceitos de Cinemática

## Uma proposta de utilização da plataforma Arduino para a aplicação de conceitos de Cinemática

## Natan da Silveira Ferreira 1 , Thiago Higino 2

1 Universidade Federal do Rio de Janeiro/Instituto de Fìsica, natan16ferreira@gmail.com

- 2 Colégio Pedro II Campus Duque de Caxias/ Departamento de Física, thiagohigino7@hotmail.com

Palavras-chave: Arduino; Cinemática; TIC.

## Resumo

A Base Nacional Comum Curricular (BNCC) [1] explicita que as Ciências da Natureza são disciplinas cujo aprendizado vai além da compreensão de conceitos e perpassa por utilizálos como base para a análise, a discussão e, portanto, a resolução de situações-problema individuais, sociais ou ambientais. Nessa perspectiva, as aulas de Física que privilegiam apenas a transmissão do conteúdo são ineficientes. Há também evidências de que aulas que promovem um engajamento ativo dos estudantes - retirando-os da posição de espectadorestendem a obter maiores ganhos na aprendizagem de conceitos físicos. [2]. Ao mesmo tempo, é de amplo conhecimento que o paradigma do ensino de física no Brasil é marcado pela ênfase em aulas expositivas, memorização de fórmulas e resolução de exercícios. Dessa forma, o presente trabalho tem o objetivo de propor uma atividade para aplicar conceitos de Cinemática na resolução de um problema aberto, para isso, utilizaremos a plataforma Arduino como ferramenta. Esta atividade foi produzida durante o projeto de Iniciação Científica Jr., no Colégio Pedro II Campus Duque de Caxias e é inspirada no movimento CTSA [3]. A proposta é que os estudantes se apropriem de conceitos de Cinemática básica e os utilizem para construir um velocímetro, utilizando o sensor ultrassônico de posição HC-SR04 1 e uma placa Arduino. A proposta foi planejada para ser implementada em uma turma de 2ª série do Ensino Médio Integrado Técnico em Desenvolvimento de Sistemas em uma escola da Rede Federal de Educação. Os alunos já possuem alguma familiaridade com linguagens de programação, decorrente de seu curso técnico. Essa turma possui 3 aulas de Física semanais, com duração de 40 minutos cada uma; o que aqui será chamado de encontro é a soma desses tempos semanais, totalizando 2 h. A atividade será dividida em dois encontros, o primeiro em sala de aula, onde será feita a discussão sobre o tema motivador, bem como serão formalizados os conceitos envolvidos. Já no segundo, os alunos estarão divididos em grupos e utilizarão um computador e um kit com materiais para a resolução do problema proposto. A atividade se inicia a partir de uma discussão acerca da importância e do funcionamento dos radares de velocidade nas estradas brasileiras. Para tal intuito, são apresentadas aos alunos reportagens sobre o tema Radares de Velocidade [5] [6] e [7]. Após a leitura das reportagens por parte dos alunos, o professor deve incentivar uma discussão sobre o que os alunos conhecem a

respeito do funcionamento dos radares e de sua utilidade para o controle do trânsito. Recomenda-se que, durante a discussão, o docente evidencie as grandezas cinemáticas envolvidas (Tempo, Posição, Distância e Velocidade) e a partir daí, formalize os conceitos. No encontro seguinte, o qual ocorrerá no laboratório de física, serão apresentados aos alunos um kit arduino com o sensor de posição em funcionamento, bem como seu código de programação. Os discentes também receberão um manual 2 com funções básicas da linguagem de programação para auxiliá-los na resolução de uma situação problema, que os situará como estagiários de uma empresa de engenharia e sua tarefa será projetar um velocímetro e apresentar um relatório de seu funcionamento. Espera-se que a atividade propicie aos alunos, por meio de um ambiente de aprendizagem colaborativo, o domínio conceitual sobre as grandezas básicas da cinemática escalar bem como o contato com uma aplicação tecnológica desse conhecimento e de sua função social. Assim, ao explorar as dimensões sociais dessa aplicação tecnológica, espera-se que os alunos deixem de ter uma visão deturpada da neutralidade da ciência e que entendam que esta não é apenas utilizada para o bem da sociedade, como mencionado por Santos e Mortimer.[3], Recomenda-se que o professor circule pelos grupos, acompanhando e estimulando as discussões, auxiliando-os durante a resolução. É importante destacar que os grupos podem chegar em diferentes códigos e funcionamentos, de forma que a avaliação não deve se pautar apenas no resultado final da atividade, mas sim no processo. É possível a utilização de um protocolo de avaliação estabelecendo critério para a pontuação. Caso o professor faça essa opção, recomenda-se que cada critério seja esclarecido aos alunos antes do início da atividade. Destaca-se que a atividade não foi implementada, pois em 2020, a instituição não teve atividades presenciais, devido ao cenário pandêmico. Acreditamos que, em turmas que não tenham a mesma familiaridade com linguagens de programação, talvez seja necessário diluir as atividades planejadas para o segundo encontro e assim fazer uma apresentação mais detalhada da plataforma Arduino.

## Referências:

[1] BRASIL. Ministério da Educação. Base Nacional Comum Curricular. Brasília, 2018

[2] HAKE, Richard R. Interactive-engagement versus traditional methods: A sixthousand-student survey of mechanics test data for introductory physics courses. American journal of Physics, v. 66, n. 1, p. 64-74, 1998.

[3] SANTOS, W.L.P. e MORTINER, E.F. Uma análise de pressupostos teóricos da abordagem C-T-S (Ciência-Tecnologia-Sociedade) no contexto da educação brasileira. In: Ensaio. Belo Horizonte. V.2 N. 2 UFMG: 2002 p.1-23

[4] MOTA, Allan.HC-SR03 sensor ultrassônico com arduino. VIdadesilício.com, c2019.Disponível em: https://portal.vidadesilicio.com.br/hc-sr04-sensor-ultrassonico/. Acesso em:17,nov.,2019

[5] Falhas em radares fazem com que 70% das multas de trânsito sejam invalidadas. G1. 14 de fev. de 2020. Disponível em : https://g1.globo.com/carros/noticia/2020/02/14/falhas-em-radares-fazem-com-que70percent-das-multas-de-transito-sejam-invalidadas.ghtml . Acesso em: 21 de fev. de 2021.

- [6] LARA, Rodrigo. Fiscais das ruas: radares de velocidade são mesmo precisos?. Uol. 19 de nov. de 2020. Disponível em:

https://www.uol.com.br/tilt/noticias/redacao/2020/11/19/fiscais-das-ruas-comofuncionam-os-radares-de-velocidade.htm. Acesso em: 21 de fev. de 2021

[7] BERTONI, Estêvão. Qual a importância dos radares na redução de mortes em estradas. Nexo jornal. 4 de abril de 2019. Disponível em: https://www.nexojornal.com.br/expresso/2019/04/04/Qual-a-import%C3%A2nciados-radares-na-redu%C3%A7%C3%A3o-de-mortes-em-estradas . Acesso em: 21 de fev. de 2021.