MOTIVAÇÃO ESTUDANTIL E O USO DO ARDUINO NO ENSINO DE FÍSICA: PANORAMA DE ABORDAGENS EDUCACIONAIS QUE UTILIZAM O MICROCONTROLADOR EM ANÁLISES DO SISTEMA MASSA-MOLA VERTICAL

## MOTIVAÇÃO ESTUDANTIL E O USO DO ARDUINO NO ENSINO DE FÍSICA: PANORAMA DE ABORDAGENS EDUCACIONAIS QUE UTILIZAM O MICROCONTROLADOR EM ANÁLISES DO SISTEMA MASSA-MOLA VERTICAL

## Diogo Chitolina 1 , Paulo José Sena dos Santos 2

- 1 Instituto Federal de Santa Catarina e Universidade Federal de Santa Catarina/Programa de Pósgraduação em Educação Científica e Tecnológica, diogo.chitolina@ifsc.edu.br
- 2 Universidade Federal de Santa Catarina/Programa de Pós-graduação em Educação Científica e Tecnológica, paulo.sena@ufsc.br

Palavras-chave : Arduino; Motivação estudantil; Sistema massa-mola

## Resumo expandido

Observa-se que no âmbito educacional, a incorporação das tecnologias, sejam elas instrumentais, de informação e comunicação, assistivas, computacionais, entre outras, vêm promovendo constantes aperfeiçoamentos nas metodologias, didáticas e procedimentos avaliativos. Ao mesmo tempo em que são desafios recorrentes enfrentados pelo ensino de ciências: A busca constante por mudanças no paradigma tradicional de ensino, a implementação de tecnologias e metodologias ativas e interdisciplinares, a superação de visões ingênuas sobre a ciência e sua natureza, entre outras provocações que miram despertar o interesse e a motivação do aprendiz pelo aprendizado das ciências.

Apesar de parecer haver consenso sobre a necessidade de um novo olhar sobre as aulas de Física, Moreira et al. (2018) apontam que essa ciência continua sendo retratada através de fórmulas, definições e exercícios padronizados. Essa visão de ensino fechado à aspectos teóricos e abstratos, desconectada do real ou da realidade cotidiana e pouco favorável ao desenvolvimento da autonomia, pode estar ligado à diminuição do interesse e curiosidade do estudante, fatores que influenciam na qualidade e intensidade motivacional relacionada à aprendizagem.

De acordo com Pereira e Moreira (2017), ainda não é bem compreendido o papel das atividades prático-experimentais no processo de ensino e aprendizagem, porém, seu caráter investigativo e problematizador pode facilitar o domínio da linguagem científica e viabilizar a relação entre os aspectos teóricos e empíricos da física. É nesse contexto que o Arduino se apresenta como uma ferramenta de interesse para o ensino da Física. Por ser uma plataforma de microcontrolador open source de fácil programação, baixo custo e por integrar o computador a uma série de dispositivos eletrônicos como sensores e atuadores o Arduino apresenta-se como uma plataforma de apoio a atividades prático-experimentais no ambiente escolar.

Para tanto, encontra-se em andamento um estudo mais amplo, sob as perspectivas da teoria da autodeterminação, cujo objetivo consiste em examinar o comportamento da motivação de estudantes de nível médio ao longo de uma intervenção didático-pedagógica (IDP) em aulas de física, por meio de atividades prático-experimentais que empregam o Arduino. A temática escolhida para abordagem na IDP gira em torno da conservação da energia, devido à sua relevância para essa etapa formativa e à possibilidade de abordagem experimental também através do comportamento de um oscilador harmônico.

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8 a 10 de novembro de 2023 - SNEF em Rede: Laços e Nós do Ensino de Física

Devido a escolha da abordagem do princípio da conservação da energia através da discussão do comportamento do oscilador harmônico, uma das etapas envolveu a verificação do estado da arte acerca do uso do Arduino no processo de ensino e aprendizagem do modelo do Movimento Harmônico Simples (MHS) específico para o sistema massa-mola vertical. Com esse intuito, efetuou-se uma revisão sistemática de trabalhos publicados, na década compreendida entre os anos 2012 e 2022, em anais dos eventos SNEF e EPEF, além de trabalhos publicados nas bases de dados Scopus , Google Scholar e Portal de Periódicos da CAPES.

As buscas nas bases de dados apresentaram inicialmente, de forma combinada, 373 resultados (1 publicação no SNEF, 81 na plataforma Scopus , 291 na base Google Scholar e nenhuma no portal de periódicos da CAPES). A partir das questões norteadoras e critérios de exclusão apresentados no quadro 1, foram selecionados quatorze trabalhos para a revisão (7 nacionais e 7 internacionais). A representação gráfica da distribuição temporal das publicações selecionadas é apresentada na figura 1, evidenciando constância nas publicações de trabalhos sobre este modelo ao longo dos últimos anos.

Quadro 1: Questões norteadoras e critérios de exclusão para seleção de trabalhos

Figura 1: Distribuição temporal das publicações selecionadas para a revisão

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Os trabalhos selecionados para essa revisão foram agrupados dentro de duas categorias: 1) Proposta experimental e 2) Proposta metodológica. Na primeira categoria foram agrupados nove textos nos quais constam proposições, descrições ou apresentações de aparatos, protótipos, ou outras propostas de investigação experimental, que empregam o Arduino no estudo do MHS. Já na segunda categoria foram agrupados cinco trabalhos que, além da proposição experimental, discutiram de forma intencional as implicações de sua aplicação no contexto escolar.

Em sua totalidade, os trabalhos considerados nesta revisão empregaram o Arduino e sensores específicos para aquisição de dados relativos à posição em função do tempo do sistema oscilante na direção vertical. Eles também abordam aspectos

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relacionados a análise, modelização e validação dos dados adquiridos, além das possibilidades de emprego didático da ferramenta.

As variações entre as propostas aparecem conforme a natureza dos sensores escolhidos para coleta de dados, onde 64% dos trabalhos empregam o sensor ultrassônico, 22% o sensor de infravermelho, 7% o acelerômetro e 7% o sensor LDR. Em termos de tópicos ou princípios físicos envolvidos nas propostas, podemos perceber que nove trabalhos procuram avaliar o comportamento das grandezas cinemáticas, oito abordam a determinação de grandezas físicas, três tratam da construção de gráficos e dois discutem a energia mecânica e sua conservação.

Apesar da tendência em apresentar propostas experimentais, cinco trabalhos enfatizam o caráter didático das propostas e procuraram investigar suas aplicações em ambientes educacionais (nível médio ou superior). Em geral, esses trabalhos evidenciaram que a ferramenta tem potencial para estimular o interesse pelo tema, fomentar o engajamento na atividade proposta e promover a interação entre os estudantes. Dentre os trabalhos agrupados na segunda categoria, apenas dois apresentaram investigações relacionadas ao aprendizado. Nesses casos, com aplicação em escolas públicas, identificou-se indícios de melhora na aprendizagem, além de aumento no grau de satisfação estudantil com o uso da ferramenta.

Reflexões acerca das dificuldades e desafios de sua aplicação em ambientes educacionais centraram-se, de modo geral, em torno de aspectos instrumentais e influências ambientais. A presente análise revelou uma lacuna na discussão dos aspectos relacionados às dificuldades mais frequentes dos estudantes relacionadas ao uso do Arduino no contexto educacional (linguagem de programação, modelização matemática, entre outros). Também evidenciou ausência de discussões acerca da potencialidade motivacional do Arduino em atividades de natureza didática.

É possível concluir que a utilização do Arduino no desenvolvimento de estratégias didáticas para abordagem prático-experimental do sistema massa-mola vertical possui um potencial significativo na criação de ambientes educativos participativos. Essa ferramenta também colabora para o desenvolvimento de habilidades relacionadas ao pensamento computacional, bem como, permite aproximar a linguagem e a prática científica ao contexto escolar, estimulando a colaboração em equipe e outros fatores que reforçam seu caráter didático. No entanto, a revisão também revela a necessidade de investigações relacionadas ao diagnóstico de aprendizagem, à eficácia e usabilidade do material proposto e à promoção da motivação e autonomia estudantil, a fim de fornecer uma compreensão mais abrangente e aprimorar a implementação do Arduino no contexto educacional.

## Referências

MOREIRA, Michele Paulino Carneiro et al. Contribuições do Arduíno no Ensino de Física: uma revisão sistemática de publicações na área do ensino. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, [S.L.], v. 35, n. 3, p. 721-745, 18 dez. 2018. Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). http://dx.doi.org/10.5007/2175-7941.2018v35n3p721.

PEREIRA, Marcus Vinicius; MOREIRA, Maria Cristina do Amaral. Atividades práticoexperimentais no ensino de Física. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, [S.L.], v. 34, n. 1, p. 265, 5 maio 2017. Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). http://dx.doi.org/10.5007/2175-7941.2017v34n1p265.

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