ARDUINO PARA O ENSINO DE FÍSICA: ONDAS ELETROMAGNÉTICAS E CONTROLES DE ACESSO NO DIA A DIA

## ARDUINO PARA O ENSINO DE FÍSICA: ONDAS ELETROMAGNÉTICAS E CONTROLES DE ACESSO NO DIA A DIA

## Larissa Ferreira Garcia¹, Mateus Gomes Daniel 2 , Cecilia Maria Pinto do Nascimento 3

- 1 Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul (UEMS), larigarciatl@gmail.com
- 2 Universidade Federal da Grande Dourados (UFGD), mateusgomes9825@gmail.com

3 Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul (UEMS), cissa@uems.br

Palavras-chave : arduino; espectro eletromagnético; problematização .

As Novas Tecnologias da Comunicação e da Informação (NTCI) têm grande importância na atualidade, abrangem desde o ambiente privado até as mais diferenciadas práticas profissionais, esmaecendo os limites da convivência social, física e virtual. Os avanços na ciência incorporados pela indústria da tecnologia, aumentam a oferta de produtos para as mais inusitadas funções, o que vem gerando novos padrões de sociabilidade ao influenciar as interações sociais, identidades, hábitos, valores. Contudo, o desenvolvimento dessas tecnologias, sua ampliação e formas de acesso são restritas a uma parte da população, pois tanto sua produção como seu acesso seguem o padrão de exclusão socioeconômico.

Uma forma de possibilitar o acesso, a um público maior, aos produtos tecnológicos e aos conhecimentos técnicos e científicos envolvidos no processo de sua produção, passa pela Educação, uma vez que esta alcança todos os cidadãos, em todos os lugares, e nos mais diferentes contextos. Em Mato Grosso do Sul, e especificamente a cidade de Dourados, algumas iniciativas têm sido cruciais no sentido de fortalecer e/ou expandir práticas educativas formais e não formais com as NTCI, dentre elas o trabalho do Quantum LAB -Laboratório de Educação, Popularização e Desenvolvimento em Ciência, Tecnologia e Inovação, localizado na E. E. Floriano Viegas Machado.

Consolidado em 2018, a partir da colaboração Escola-Universidade, o Quantum LAB oferece oficinas de robótica educacional para professores e estudantes, da educação básica e superior, produz e distribui materiais pedagógicos impressos em 3D para professores e promove ações de popularização da ciência e da tecnologia com dispositivos eletrônicos, desenvolvidos com o sistema embarcado Arduino, e peças impressas para discutir questões nas áreas das ciência exatas e sociais. O sistema embarcado Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica, de software e hardware livre, bastante flexível, possibilitando a conexão de inúmeros componentes eletrônicos, como sensores diversos, que permitem mensurar grandezas científicas.

No ensino de Física, o Arduino tem sido utilizado em diferentes propostas, como a construção de experimentos para suprir a falta de laboratório nas escolas públicas, e na aprendizagem da Física Moderna ao possibilitar o contato com fenômenos não rotineiros por meio de experimentos (SILVEIRA; GIRARDI, 2017). Outras aplicações buscam construir a relação entre fenômeno real e formalismo científico, ao promover uma contextualização no Ensino de Física. Nestes casos a realidade dos estudantes

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- e as questões que impactam suas vidas cotidianas são objetos de reflexão (CARVALHO; AMORIM, 2014; SANTOS; AMORIM; DERECZYNSKI, 2017).

Assim, apresentamos o relato de uma prática pedagógica experimental, utilizando o Arduino, voltado para estudantes do terceiro ano do Ensino Médio (EM) de escolas públicas de Mato Grosso do Sul (MS), que teve como objetivo promover um espaço de construção de conhecimentos técnicos e científicos sobre ondas eletromagnéticas e sua utilização no cotidiano.

Como metodologia de elaboração da proposta, foram utilizados alguns dos conceitos trabalhados em Carvalho (2010), como: utilizar questões problematizadoras em todos os momentos da prática; apresentar um problema/questão conhecido pelos estudantes; instigar os estudantes a predizer-observar-explicar; atuar como mediador do conhecimento a ser construído. Assim, para trabalhar com ondas eletromagnéticas, foi escolhido o sensor conhecido como RFID, sigla em inglês para Identificação por Radiofrequência, que trabalha na faixa de 13,56 MHz (Modelo Mrfc 522). O fenômeno consiste na emissão de um sinal de rádio para ter acesso ou gravar dados armazenados em um microchip envolto em uma pequena antena formada por fios de cobre. Esta tecnologia está presente em supermercados, lojas, bibliotecas, cartões e chaveiros de acesso e cartões de passagem em transporte público. Sendo este último escolhido como problema/questão a ser conhecido pelos estudantes: como funciona o seu cartão do busão?

A proposta didática foi aplicada, no espaço do Quantum LAB, para um grupo de estudantes de uma turma do EM que tinham recém estudado a temática Ondas Eletromagnéticas e o Espectro Eletromagnético no primeiro semestre de 2022. A ação teve início com a formação de 4 grupos de 4 estudantes cada, que receberam os materiais necessários e cartilhas ilustrando as conexões eletrônicas: 1 placa arduino uno; 2 LEDs; 2 resistores; 1 protoboard; 1 placa RFID Mrfc522; 1 buzina; 2 chaveiros; 4 cartões (1 sem identificação, 1 da cidade de Campinas, 1 da cidade de Dourados, 1 da cidade do Rio de Janeiro); fios diversos. Foi realizada uma discussão sobre o funcionamento do arduino, a função de seu microcontrolador e a ligação com os sensores. A montagem dos circuitos foi realizada com muitas dúvidas a respeito dos componentes eletrônicos, principalmente o LED, que vinha acompanhado de resistores, e suas conexões. Após a montagem dos circuitos, cada equipe testou a aplicação, conectando ao computador já com o código em linguagem C pronto. Durante a compilação do código, foi realizada uma breve explicação sobre códigos e sua relação com o microcontrolador. No final da oficina, todas as 4 equipes conseguiram realizar a montagem com os circuitos funcionando, e os alunos puderam interagir com o protótipo ao aproximar tanto os chaveiros quanto os cartões no módulo RFID Mfrc522. A Figura 01 apresenta um dispositivo montado, dois chaveiros e os cartões.

Verificou-se que, a atividade possibilitou a discussão de conceitos que não estavam previstos na elaboração da proposta, como o que são e como funcionam os LEDs, abrindo espaço para a introdução de conceitos da Física Moderna. Para responder a pergunta - como funciona o seu cartão do busão? - os estudantes tiveram que primeiro conhecer os componentes eletrônicos, montar o dispositivo e utilizá-lo. A partir disso algumas brincadeiras puderam ser realizadas como a sugestão de que a leitura era feita por mágica. O que fez com que os alunos também propusessem hipóteses. Alguns deles apenas falavam que era a energia, outros que era um campo magnético. Na intenção de contribuir para a discussão, foi apresentado um controle remoto e sua

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ação em ligar e desligar uma lâmpada em outro dispositivo. Como já tinham estudado que aquele fenômeno era realizado via luz infravermelha, puderam elaborar uma explicação via luz, buscando na memória o espectro eletromagnético. A especificação do sensor RFID Mrfc522 forneceu a dica do valor da frequência, 13,56 MHz, e alguns estudantes sugeriram a utilização de ondas de rádio. Entretanto, outros estudantes fizeram confusão entre rádio e onda de som, o que configurou um limite para a construção de conhecimentos esperada. A partir disso foi difícil avançar com eles. Assim, é necessário pensar em como superar esse limite em novas ações com essa proposta.

Figura 01: Da esquerda para a direita, protótipo montado, chave de acesso módulo, cartões diversos.

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Uma questão interessante, foi em relação aos cartões de transporte público, durante a atividade era solicitado que dissessem de onde era cada cartão, porém em todos os grupos o cartão da cidade do Rio de Janeiro não era identificado. Pois liam em voz alta 'metrório' para o que estava escrito como 'METRÔRIO'. Mesmo solicitando para que encontrassem a cidade, continuavam a ler 'metrório'. Acredita-se que, por não haver metrô na cidade de Dourados, e muitos dos estudantes não terem oportunidade de conhecer cidades com esse transporte, este se torne incompreensível e ilegível para eles. Por fim, o desenvolvimento desta prática possibilitou a elaboração de materiais pedagógicos que se tornarão acervo do Quantum LAB para ser utilizado em ações diversas e socializados para professores e estudantes.

## Referências

CARVALHO, A. M. P. As práticas experimentais no ensino de Física. In: CARVALHO, A. M. P. Ensino de Física. São Paulo: Cengage Learning, 2010.

CARVALHO, L. R. M. de; AMORIM, H. S. Observando as marés atmosféricas: uma aplicação da placa Arduino com sensores de pressão barométrica e temperatura. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 36, n. 3, 2014

SANTOS; A. A. M.; AMORIM, H. S.; DERECZYNSKI, C. P. Investigação do fenômeno ilha de calor urbana através da utilização da placa Arduino e de um sítio oficial de meteorologia. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 39, n. 1, 2017.

SILVEIRA, S.; GIRARDI, M. Desenvolvimento de um kit experimental com Arduino para o ensino de Física Moderna no Ensino Médio. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 39, n. 4, 2017.

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