CONSTRUINDO CIRCUITOS ELÉTRICOS COM O TINKERCAD: UM RELATO DE EXPERIÊNCIA COM ESTUDANTES DA 3ª SÉRIE DO ENSINO MÉDIO

## CONSTRUINDO CIRCUITOS ELÉTRICOS COM O TINKERCAD : UM RELATO DE EXPERIÊNCIA COM ESTUDANTES DA 3ª SÉRIE DO ENSINO MÉDIO

Luciana de Morais Dutra 1 , Wanderley Paulo Gonçalves Junior 2

1 SEEDUC/Colégio Estadual Jornalista Rodolfo Fernandes, lucianamdutra@gmail.com 2 UFRJ/Colégio de Aplicação, wpgjunior@gmail.com

## Resumo

O presente trabalho se constitui em um relato de experiência sobre a utilização da ferramenta de uso livre Tinkercad na construção de circuitos elétricos com estudantes da 3ª série do Ensino Médio de uma escola pública Estadual da zona norte do Rio de Janeiro durante um bimestre do ano letivo. As atividades, realizadas no laboratório de informática da escola, proporcionaram a familiarização dos estudantes com a referida ferramenta digital, a familiarização com elementos básicos de circuitos elétricos e seus símbolos, a construção de circuitos elétricos simples e a e a compreensão da associação de resistores e lâmpadas, tanto em série, quanto em paralelo. . Ressalta-se, ainda, que o planejamento e a execução das atividades buscou estimular a aprendizagem dos conceitos através de questões investigativas, tais como 'O que acontece com o brilho das lâmpadas quando aumentamos o número de lâmpadas associadas em série?' 'E em um circuito em paralelo?' 'O que acontece quando retiramos uma lâmpada de uma associação em série? e 'E se a associação for em paralelo?', estimulando, dessa maneira, o estudante a criar hipóteses e testá-las, colocandoo numa posição mais ativa e autônoma em relação a sua aprendizagem. Mesmo diante de limitações técnicas, como dificuldade de acesso à plataforma e contas de e-mail, a atividade favoreceu entendimento de conceitos fundamentais de eletricidade e a reflexão sobre o fazer ciência. contribuindo de forma significativa para a aprendizagem dos estudantes.

Palavras-chave : TDICs, Circuitos Elétricos, Tinkercad .

## INTRODUÇÃO

A execução de atividades experimentais em aulas de Física exigem, na maioria das vezes, espaços com infraestrutura apropriada, equipamentos específicos, sejam eles profissionais ou construídos a partir de materiais de baixo custo e a disponibilidade de tempo do professor para a preparação do ambiente de aula antes de sua execução. Em um cenário nacional em que dificilmente as escolas dispõem de locais apropriados para aulas experimentais tais como laboratórios de Física e técnicos de laboratório e que os docentes desta disciplina possuem cargas horárias elevadas, um grande número de turmas e muitas vezes atuam em mais de uma instituição, a realização de atividades prático-experimentais são escanteadas e deixadas de lado (Borges, 2002, Laburú; Barros; Kanbach, 2016, Silva; Leal, 2017).

Neste contexto, o uso de recursos digitais como internet, simulações e softwares pedagógicos se tornam uma importante ferramenta para o docente na

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

busca de alternativas para aulas expositivas-dialogadas baseadas no ensino por transmissão. O uso de recursos tecnológicos como simuladores, por exemplo, possibilita de certa forma trazer a experimentação, mesmo que de forma virtual, para o ambiente de aprendizagem do estudante, tendo ainda como caráter positivo o fato de não oferecer riscos a integridade física do aluno, nem exigir espaços e equipamentos sofisticados para realização da aula.

Este trabalho, portanto, apresenta um relato de experiência sobre a utilização da ferramenta Tinkercad para o estudo de eletricidade básica, com foco na construção de circuitos elétricos simples, desenvolvido com estudantes de uma escola pública Estadual da Zona norte da cidade do Rio de Janeiro.

## As TDICs no ensino de eletricidade

O uso de computadores na educação não é uma novidade. Segundo Fiolhais e Trindade (2003), desde o final da década de 1970 que eles são utilizados na educação, tanto em sala de aula, quanto fora dela. Seu uso com fins pedagógicos se intensificou com o surgimento da internet (anos 1980) e a sua popularização (anos 1990), tendo sido sensivelmente ampliado no período da pandemia de Covid-19 (Gonçalves Junior, 2020, Miguez et al , 2022, Dutra et al , 2024).

Fiolhais e Trindade (2003) apresentam diversas formas de utilização para o uso de computadores no ensino de Física. Uma delas, o uso de simuladores computacionais, é percebido por esses autores como úteis na abordagem de experiências difíceis ou até mesmo impossíveis de se realizar na prática (esse fato pode se ocasionado por serem muito caras, muito perigosas, demasiado lentas, demasiado rápidas, exigirem aparatos de difícil acesso, etc.). Nesse contexto, vale ressaltar que, apesar da facilidade e das vantagens apresentadas pelo uso das Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação (TDIC), elas não possuem a finalidade e não devem substituir experimentos reais quando estes puderem ser realizados, uma vez que as habilidades desenvolvidas em cada uma das modalidades não se excluem, mas sim se complementam (Hohenfeld, 2013; Gonçalves Jr, 2020) Bassani e Santos (2023), que analisaram simuladores disponíveis na plataforma Phet Interactive Simulations com a temática de eletricidade e magnetismo, visando a construção de um catálogo virtual de experimentos destinados a estudantes do ensino médio, afirmam que 'o uso de simulações de forma adequada tem papel importante no auxílio desse componente curricular, complementando as atividades realizadas

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em laboratório já existente na escola ou até mesmo suprindo a falta de uma delas'.(p. 220711-2).

## Metodologia

Esse trabalho foi realizado com uma turma de 3ª série do Ensino Médio de uma escola pública Estadual localizada na Zona Oeste do Rio de Janeiro no período de agosto a novembro de 2023. É importante ressaltar que devido a localização da escola (inserida em um complexo de favelas e, portanto, sujeita às interferências externas dos mais diversos tipos), há uma carência por professores de Física 1 , o que ocasionou a falta de aulas deste componente curricular para a turma dessa 3ª série no 1º semestre letivo de 2023.

Ocupando o horário das aulas de Física e com duração média de 100 minutos, as atividades ocorreram semanalmente no laboratório de informática da escola. Esse espaço contava com 10 computadores funcionando e com acesso à internet. Durante a realização dessas atividades os estudantes foram divididos em duplas.

Para realização das atividades propostas e construção das simulações foi adotada a plataforma virtual Tinkercad . Esta ferramenta é um aplicativo gratuito, de fácil acesso, disponível em https://www.tinkercad.com. Criada em 2011 pela Autodesk , essa plataforma foi inicialmente projetada para a construção de objetos em design 3D, visando a modelagem e impressão desses objetos tridimensionais. Posteriormente, essa ferramenta foi atualizada, passando a abranger outras áreas de conhecimento como a modelagem de circuitos eletroeletrônicos e eletromecânicos, além do uso do ambiente virtual para programação e controle de uma placa Arduino, amplamente utilizada no ensino de robótica. A inclusão de recursos específicos para o ensino de física, como simulações de circuitos elétricos virtuais, passou a permitir a simulação de diversos tipos de experimentos relacionados a esse tema.

Para sua realização, as atividades foram divididas em quatro etapas: (1) Apresentação teórica formal do conteúdo a ser estudado; (2) Identificação e instruções

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de uso dos elementos na plataforma Tinkercad ; (3) Associação de lâmpadas em série e paralelo; (4) A construção de circuitos em série e paralelo com leds.

Por fim, em todos os encontros no laboratório de informática, foram propostos questionamentos para investigação do assunto abordado, tais como 'O que acontece com o brilho das lâmpadas quando aumentamos o número de lâmpadas associadas em série?' 'E em um circuito em paralelo?' 'O que acontece quando retiramos uma lâmpada de uma associação em série? e 'E se a associação for em paralelo?' 'É possível acender uma lâmpada usando uma batata ou um limão?'.

## Relato da atividade

Na primeira atividade, os estudantes se familiarizaram com o Tinkercad , aprendendo a usar a plataforma. Para tal, foi sugerida uma lista de itens para eles buscarem como pilhas, baterias, resistores, lâmpadas, leds, resistores e interruptores. Também foi apresentado como fazer as ligações com os fios.

Neste primeiro acesso, uma das maiores dificuldades apresentadas pelos estudantes foi utilizar uma conta de e-mail para acessar o Tinkercad . Não lembrar da de sua senha, não estar com o celular ou estar sem internet para procedimentos de segurança para abrir o e-mail em um equipamento diferente, foram alguns dos obstáculos enfrentados. Para dirimir esse problema, a professora forneceu uma única conta de e-mail com senha, para ser usada por todos os estudantes, criada para esta atividade. Os estudantes foram orientados, no entanto, que precisaram ao final da atividade renomear seus projetos com os nomes da dupla para posterior identificação.

Em sequência, foi solicitado aos estudantes que construíssem um circuito simples com os elementos vistos na aula expositiva dialogada que antecedeu a atividade experimental virtual. Foi dada aos alunos a liberdade de escolher os elementos tais como baterias, pilhas, batatas e limões para acender a lâmpada ou o led, na construção de seus circuitos. Na figura 1 é apresentado circuitos construídos por uma dupla de estudantes durante o desenvolvimento dessa atividade.

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Figura 1: Circuitos simples construído pelos estudantes. Fonte: Dados do trabalho.

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Dando sequência à inserção de questionamentos investigativos durante a realização da atividade, foi proposto que eles inserissem mais lâmpadas aos circuitos construídos e observassem as alterações sofridas, por exemplo, com o brilho das lâmpadas. A figura 2 ilustra um dos resultados do desenvolvimento dessa etapa da atividade.

Figura 2:

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Dupla fazendo associação de lâmpadas em série. Fonte: Dados do trabalho. Corroborando com a percepção de que este tipo de atividade favorece a

reflexão e postura crítica dos estudantes, após a construção de um circuito com várias lâmpadas em série e a conclusão de que o brilho das mesmas diminuíam cada vez que se acrescentava uma nova lâmpada, surgiu um questionamento feito por um dos estudantes sobre qual seria a quantidade de lâmpadas que deveria ser colocadas no circuito para que o brilho dessas lâmpadas ficasse tão fraco a ponto de não poder ser notado. A turma, então, foi desafiada a encontrar esse número de lâmpadas. A figura 3 apresenta a associação feita pelo estudante que propôs a investigação.

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Figura 3: Associação de lâmpadas em série até não brilhar mais. Fonte: Dados do trabalho. As informações abordadas em sala, através de aulas expositivas dialogadas,

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foram utilizadas pelos estudantes na construção dos circuitos elétricos simples no Tinkercad . Esse fato foi evidenciado, principalmente, pela utilização de cores diferentes para os fios ligados nos terminais positivo e negativo da bateria, uma vez que somente em sala foi discutido que, em circuitos reais, as cores dos fios auxiliam o profissional a identificar como está sendo feita a alimentação dos componentes do circuito, possibilitando diferenciar visualmente a fase e o neutro e evitando, dessa forma, acidentes que ponham em risco o eletricista ou danos aos equipamentos. Ressaltamos que essa observação nos dá indícios que o processo de aprendizagem é multimodal e é favorecido quando se realiza uma abordagem metodológica plural dos conteúdos estudados (Laburú et al., 2003; Gonçalves Junior, 2020).

Com o objetivo de desenvolver nos estudantes a compreensão de que é necessário se limitar a corrente elétrica de um circuito para o perfeito funcionamento de determinados dispositivos, foi solicitado aos mesmos que construíssem um circuito elétrico utilizando um led no lugar da lâmpada.

Por estarem utilizando uma fonte com quatro pilhas de 1,5 volts cada uma, eles puderam observar que o Led se queimava quando ligado diretamente à bateria. Nesse momento promoveu-se uma discussão sobre o motivo desse incidente e qual seria uma possível solução para resolver o problema. Foi sugerido, então, a utilização de um resistor ligado em série ao Led. A partir de questionamentos feitos pelos próprios estudantes, aproveitou-se a oportunidade para se discutir brevemente sobre como determinar o valor de um resistor através do seu código de cores. A figura 4 ilustra dois exemplos dos circuitos construídos com Leds pelas duplas.

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Figura 4: Circuito simples construído pelas duplas usando o Tinkercad. Fonte: Dados do trabalho.

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Por fim, os estudantes foram desafiados a construírem circuitos associando as lâmpadas em paralelo. Questionamentos em relação ao brilho das lâmpadas à medida que fossem inseridas mais lâmpadas no circuito e a consequência de se 'queimar' uma delas nesse tipo de associação foram alavancas para as discussões realizadas nesse momento da atividade. A figura 5 ilustra alguns circuitos construídos pelas duplas de estudantes.

Figura 5: Circuitos de lâmpadas associadas em paralelo construído pelos estudantes com o Tinkercad . Fonte: Dados do trabalho.

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Foi observado uma maior dificuldade de compreensão dos estudantes em relação a associação em paralelo. Os erros cometidos e dificuldades apresentadas foram discutidos coletivamente pelo grupo, possibilitando uma melhor compreensão desses conceitos.

## Considerações finais

A utilização de abordagens alternativas ao ensino por transmissão em favor da pluralidade metodológica parece favorecer processo de aprendizagem dos estudantes.

As potencialidades e facilidades inerentes à utilização de tecnologias digitais de comunicação e informação colocam este tipo de abordagem como uma boa

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alternativa em busca dessa pluralidade. Neste contexto, Borges (2002) afirma que atividades como simulações de computador cumprem o papel de mobilizar o envolvimento do estudante (p. 12), de tal forma que

Essas atividades apresentam, muitas vezes, vantagens claras sobre o laboratório usual, uma vez que não requerem a simples manipulação, às vezes repetitiva e irrefletida, de objetos concretos, mas de ideias e representações, com o propósito de comunicar outras ideias e percepções. (Borges, 2002, p. 12)

Pode-se observar que as atividades relatadas neste trabalho possibilitaram o desenvolvimento da reflexão e da aprendizagem dos estudantes, tanto em relação à utilização de tecnologias digitais de informação e comunicação como os simuladores virtuais, quanto da investigação de conceitos de eletricidade e circuitos elétricos simples, comumente presentes no cotidiano do aluno. .

Dentro da reflexão em relação ao uso das tecnologias digitais, por demanda dos próprios estudantes, foi realizada uma discussão sobre a utilização de simulações no ensino de Física. Durante essa discussão o entendimento dessas ferramentas como um facilitador da aprendizagem, ainda mais, quando os recursos reais não estão disponíveis, estabeleceu-se como um fato a ser considerado.

As observações realizadas em sala de aula pelo professor, a análise das simulações construídas pelos estudantes e as discussões promovidas durante a execução dessa atividades nos dá fortes indícios de que a utilização do Tinkercad favoreceu de forma significativa a aprendizagem de construção e o funcionamento de circuitos elétricos simples.

## Referências

BASSANI, D.; SANTOS, R. A. dos. Tecnologias digitais para o ensino de física: eletricidade e magnetismo no Ensino Médio. A Física na Escola, [S. l.] , v. 21, n. 1, p. 220711-1 , 2023. DOI: 10.59727/fne.v21i1.60.

BORGES, A. T. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, 19 (3), 291 (2002).

DUTRA, L. M., PENHA, S. P. da, TOSTES, D. M., ALMEIDA, R. G. de, GONÇALVES JUNIOR, W. P., REZENDE, L. T. T. Oficinas virtuais de robótica: um relato de experiência de adaptação do projeto 'oficinas de acionamento e robótica'. In: III ENCONTRO DE ENSINO DE CIÊNCIAS POR INVESTIGAÇÃO, nº III, 2024, Belo Horizonte.

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LABURÚ, C. E.; ARRUDA, S. D. M.; NARDI, R. Pluralimso Metodológico no Ensino de Ciências. Ciência &amp; Educação, v. 9, n. 2, p. 247-260, 2003.

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