Impressões iniciais de estudantes do ensino médio sobre o uso de um ambiente virtual de aprendizagem para a introdução à plataforma Arduino

## Impressões iniciais de estudantes do ensino médio sobre o uso de um ambiente virtual de aprendizagem para a introdução à plataforma Arduino

## Paulo José Sena dos Santos 1 , Josemar de Siqueira 2 , Amanda Vogel Cé 3 , Tiago Fernandes Perfeito 4 , Weslley de Oliveira Dias 5

1 UFSC/Departamento de Física, paulo.sena@ufsc.br

- 2 EEB Professor Laércio Caldeira de Andrada, josemarsiqueira@gmail.com
- 3 UFSC/Departamento de Física, amanda.v97@hotmail.com
- 4 UFSC/Departamento de Física, tiagoperfeitoo@hotmail.com
- 5 UFSC/Departamento de Física, weslley-dias1@hotmail.com

Palavras-chave : Arduino, ambiente virtual de aprendizagem, ensino híbrido

## Resumo expandido

A linguagem gráfica permite a síntese de informações e o estabelecimento de relações entre diferentes grandezas. Na disciplina de física, de maneira geral, esta representação é inicialmente apresentada durante o estudo de cinemática. Assim, as dificuldades na interpretação de gráficos na análise do movimento foram estudadas por diversos autores (BEICHNER, 1994; AGRELLO; GARG, 1999; PLANINIC et al, 2013; CEUPPENS et al, 2019).

Segundo Planinic et al (2013) e Ceuppens et al (2019) os problemas na interpretação gráfica estão relacionados, além de dificuldades específicas, a falta de conexão entre os diferentes contextos. Isto sugere que o entendimento dos estudantes é compartimentado, o que formaria 'ilhas de entendimento' (CEUPPENS et al, 2019). Deste modo, uma possibilidade para minimizar essa situação está no estabelecimento de relações entre as diferentes 'ilhas', através da aplicação do conhecimento adquirido nas diferentes áreas em situações didáticas diferentes das utilizadas tradicionalmente.

Neste contexto, defendemos o uso da robótica educacional (RE) pode contribuir para a elaboração de situações diferenciadas de ensino. Diversos autores tem utilizado a ferramenta na promoção de sequências para a discussão de conceitos em cinemática e interpretação de gráficos (MITNIK et al, 2009; TRENTIN et al, 2015; AGUIAR et al, 2017; SIQUEIRA; SANTOS, 2019; SANTOS; SANTOS, 2021).

Alguns autores (SIQUEIRA; SANTOS, 2019; SANTOS; SANTOS, 2021) apontaram que, entre outras dificuldades, o número de aulas necessárias para a realização das atividades - que contemplam desde tarefas para a apresentação da plataforma Arduino, prototipagem e programação, até as para a discussão de gráficos em cinemática - é grande. Neste sentido, uma alternativa é o uso de ambientes virtuais de aprendizagem (AVA), em uma abordagem híbrida, que segundo Valente (2015, p.13) '[...] é uma abordagem pedagógica que combina atividades presenciais e atividades realizadas por meio das tecnologias digitais de informação e comunicação (TDICs)'.

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Assim, propomos - como primeira parte de uma pesquisa em andamento sobre as contribuições da robótica educacional para a aprendizagem de gráficos em cinemática - o desenvolvimento e a utilização de um AVA para a introdução ao uso do Arduino.

No ambiente estão disponíveis vídeos e slides onde são apresentados: o Arduino, alguns princípios de funcionamento dos diferentes dispositivos (leds, motor dc, etc.), circuitos simples, e introdução a programação. As tarefas contemplam aspectos relacionados a programação (identificação e correção de erros, modificações em programas, entre outros), além de desafios (uso de mensagens em código Morse, construção e programação de um semáforo, etc.). Na montagem dos circuitos e teste dos programas os estudantes utilizam o ambiente Tinkercad (desenvolvido pela Autodesk). Todo o material foi desenvolvido através dos princípios da Teoria da Carga Cognitiva (TCC) (SWELLER, 2003; SANTOS; TAROUCO, 2007).

Devido as consequências da pandemia no setor educacional, o AVA foi utilizado de forma remota em um clube de robótica de uma escola particular localizada no município de Florianópolis (SC). Os onze estudantes participantes cursavam do primeiro ao terceiro do ensino médio, e tinham idade entre 15 anos e 18 anos.

Para a primeira avaliação do ambiente os participantes responderam a um questionário e realizamos entrevistas com três estudantes - denominados E1, E2 e E3 - iniciantes no clube. A análise das entrevistas ocorreu através de uma abordagem qualitativa, onde foram investigados: (i) interações sociais, (ii) avaliação das atividades e ferramentas, (iii) aspectos positivos e (iv) dificuldades.

A execução da pesquisa foi aprovada pelo comitê de ética CAAE 34315920.0.0000.0121.

Com relação às interações sociais os estudantes apontaram alguma insatisfação devido ao compartilhamento de tela e a troca de mensagens, que provocou um aumento no tempo para o auxílio às dúvidas e cooperação. Também houve menção ao fato de que o contato por mensagens impossibilita, inicialmente, a certeza do esclarecimento das dúvidas, pois segundo E1: ' às vezes você acha que a pessoa entendeu, mas ela não entendeu realmente... você não tá vendo ela. '

Além destes aspectos houve relatos de problemas na conexão. Apesar destes problemas, a interação com o professor e com os colegas foi bastante elogiada. Por exemplo, E2 afirmou que o professor ' ia auxiliando de uma forma mais fácil da gente entender ' e que ' os colegas também ajudam bastante. '

Os participantes avaliaram de maneira positiva os materiais e atividades disponíveis no ambiente. Segundo E3: ' tem umas tarefas que são mais desafiadoras, [...], mas é sempre de acordo com a aula. ' Nas palavras de E2 ' tinha tipo a ordenzinha que era para ter, o primeiro mostrava... tipo... a coisa inicial, depois já ia aprofundando, então eu gostei bastante do jeito que tá. '

As maiores dificuldades apontadas pelos estudantes estão relacionadas ao entendimento dos conceitos físicos envolvidos na análise dos circuitos e uso dos componentes, como ilustrado por E3 '[...] porque que você tem que ligar tal fio, ali no positivo, ali no negativo, porque que tem que por um resistor. '

Outros aspectos citados foram o costume com as aulas presenciais, e a necessidade de um glossário com os principais comandos.

Os principais aspectos positivos foram a disponibilidade do material no ambiente (que permite o acesso a qualquer momento e lugar), o uso do Tinkercad

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como alternativa em determinados momentos para falta de kits Arduino, além do uso da TCC na elaboração do material. Os estudantes gostaram bastante das atividades, e foram unânimes ao afirmar que, apesar de utilizarem o ambiente de forma remota, a introdução a plataforma Arduino pode ser realizada através de uma abordagem híbrida.

No momento trabalhamos em modificações no AVA para redução das dificuldades apontadas, posterior uso em turmas de duas escolas estaduais e inserção do material sobre análise gráfica.

Os autores agradecem ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq pelo apoio financeiro através do Programa Ciência na Escola.

## Referências

AGUIAR, D. S.; SAMPAIO, L. I. S.; SOMBRA, B. P.; FRAGA, W. B. Uso da robótica como uma metodologia alternativa para o ensino de física. XXII Simpósio Nacional de Ensino de Física. São Carlos: São Paulo, 2017.

AGRELLO, D. A. e GARG, R. Compreensão de gráficos de cinemática em Física introdutória. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 21, 1, 1999.

BEICHNER, R. J. Testing student interpretations of kinematics graphs. American Journal of Physics, v. 62, n. 750, 1994.

CEUPPENS, S., BOLLEN, L., DEPREZ, J., DEHAENE, W., DE COCK, M. 9th grade students' understanding and strategies when solving x(t) problems in 1D kinematics and y(x) problems in mathematics. Physical Review Special Topics - Physics Education Research, 15, 010101, 2019.

MITNIK, R.; RECABERREN, M.; NUSSBAUM, M.; SOTO, A. Collaborative robotic instruction: a graph teaching experience. Computers & Education, 53, n. 2, p. 330 342, 2009.

PLANINIC, M., IVANJEC, L., SUSAC, A., MILIN-SIPUS, Z. Comparison of university students' understanding of graphs in different contexts. Physical Review Special Topics - Physics Education Research, 9, 020103, 2013.

SANTOS, P. J. S.; SANTOS, T. F. M. Analysis of a didactic sequence using educational robotics to teach graphs in kinematics. Physics Education, 56, 015015, 2021.

SIQUEIRA, J; SANTOS, P. J. S. Relato sobre o uso da robótica educacional na discussão de gráficos em cinemática em uma turma de primeiro ano de uma escola pública estadual. Revista Novas Tecnologias na Educação (RENOTE), v. 17, n o 3, 2017.

SANTOS, L. M. A.; TAROUCO, L. M. R. A importância do estudo da Teoria da Carga Cognitiva em uma educação tecnológica. Revista Novas Tecnologias na Educação (RENOTE), v. 5, n o 1, 2007.

SWELLER, J. Cognitive Load Theory: A special issue of educational psychologist. LEA, Inc., 2003.

TRENTIN, M. A. S., ROSA, C. T. W., ROSA, A. B. e TEIXEIRA, A. C. Robótica educativa livre no ensino de Física: da construção do robô à elaboração da proposta

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didática de orientação metacognitiva. R. Bras. de Ensino de C&T, v. 8, n. 3, p. 274 292, 2015.

VALENTE, J. A. O ensino híbrido veio para ficar. In: BACICH, L.; TANZI NETO, A.; TREVISANI, F. M. (Org.). Ensino híbrido: personalização e tecnologia na educação. Porto Alegre: Penso, 2015.

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