A RELAÇÃO ENTRE CARROS AUTÔNOMOS E A MECÂNICA: UMA ABORDAGEM A PARTIR DA PERSPECTIVA CTS

## A RELAÇÃO ENTRE CARROS AUTÔNOMOS E A MECÂNICA: UMA ABORDAGEM A PARTIR DA PERSPECTIVA CTS

## Alexandre Ferreira da Costa Júnior, Leandro Baptista da Silveira

Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca - Campus Petrópolis

## Resumo

O presente estudo é um relato de experiência que tem como objetivo explorar a aplicação do tema "Carros Autônomos" sob a perspectiva Ciência, Tecnologia e Sociedade (CTS) e Questões Sociocientíficas (QSC) no primeiro ano Ensino Médio. Conclui-se que a integração de temas contemporâneos como os carros autônomos, dentro de uma abordagem CTS, pode ser uma ferramenta eficaz para desenvolver uma visão mais crítica e informada sobre o papel da ciência e tecnologia na sociedade e, junto a isso, As QSC pois envolvem debates significativos sobre a segurança, privacidade, responsabilidade legal e impacto no mercado de trabalho, entre outros aspectos. Portanto, estas abordagens pedagógicas adotadas visam proporcionar uma compreensão crítica sobre as implicações sociais, éticas e tecnológicas do desenvolvimento e implementação de veículos autônomos, incentivando os estudantes a refletirem sobre as interações físicas, sociais e políticas complexas entre esses três pilares. A escolha do tema de carros autônomos se deve à sua relevância atual e ao seu potencial de transformar diversos aspectos da sociedade. Esse tema não só desperta o interesse dos estudantes por ser uma inovação tecnológica em expansão, mas também por envolver debates éticos, legais e sociais.

Palavras-chave : Ciência-Tecnologia-Sociedade, Carros Autônomos, Ensino Médio

## 1. Introdução

Neste trabalho, vamos relatar nossa experiência de como integrar educação em Ciência, Tecnologia e Sociedade (SANTOS E MORTIMER, 2001 e 2002) ao ensino de física, abordando conceitos de mecânica e conectando-os às novas tecnologias que, a cada dia, se tornam mais presentes em nossas vidas, como a inteligência artificial e os carros autônomos.

Nos últimos anos, os avanços tecnológicos têm mudado radicalmente a forma como vivemos e interagimos com o mundo ao nosso redor. Os carros autônomos, por exemplo, são uma prova clara dessa transformação. Esses veículos, equipados com sensores avançados e algoritmos complexos, além de utilizarem aprendizado de máquina, prometem revolucionar o transporte, trazendo uma nova era de segurança e eficiência nas estradas. Com isso surgem questões importantes sobre as capacidades humanas de percepção e reação, além das implicações éticas de deixar a direção nas mãos de uma máquina. Por mais sofisticados que sejam nossos sentidos, ainda estamos sujeitos a falhas que podem comprometer nossa segurança, especialmente em situações que exigem uma resposta rápida e precisa, segundo o observatório nacional de segurança viária noventa por cento dos acidentes de trânsito são causados por falhas humanas 1 . Já os carros autônomos, baseados em dados

matemáticos e sensores extremamente precisos, são capazes de superar as limitações humanas, reagindo de forma rápida e eficaz a mudanças no ambiente ao redor.

Apesar de todas essas vantagens, o uso de veículos autônomos também nos leva a um debate crucial sobre ética e responsabilidade. Quando uma máquina falha, quem deve ser responsabilizado? E até que ponto podemos confiar na segurança dessa nova tecnologia? Durante a aula buscamos explorar essas questões, analisando como as limitações dos sentidos humanos se contrastam com a precisão dos sistemas autônomos e como essas inovações nos desafiam a pensar sobre novas questões éticas e de segurança

## 2. Quadro Teórico-Conceitual

## 2.1 Abordagem de Questões Sociocientíficas

Nosso mundo está cada vez mais moldado por avanços científicos e tecnológicos, e as decisões que tomamos, tanto individualmente quanto como sociedade, são influenciadas por essas inovações. Assim, a Abordagem de Questões Sociocientíficas (BERNARDO E REIS, 2020) no ensino de física se torna essencial. Ao discutir temas como os carros autônomos, não estamos apenas ensinando conceitos físicos, mas também preparando os alunos para enfrentar dilemas éticos e sociais que surgem com essas novas tecnologias. É importante que os estudantes compreendam não só o "como" das tecnologias, mas também o "porquê" de suas implicações, capacitando-os a pensar criticamente sobre o impacto dessas inovações na sociedade.

## 2.2 Ativismo Social

A educação também deve servir como uma ferramenta para o empoderamento dos alunos, permitindo que eles se tornem cidadãos ativos e conscientes (REIS, 2013). Incorporar o ativismo social no contexto educacional significa inspirar os alunos a se envolverem em questões relevantes para suas comunidades e o mundo. Ao discutir a introdução de carros autônomos, podemos encorajar os estudantes a pensar sobre como essas tecnologias podem ser utilizadas para promover a equidade no transporte ou reduzir os acidentes de trânsito. Assim, a física deixa de ser apenas um conjunto de fórmulas e conceitos abstratos e se torna uma poderosa alavanca para a transformação social.

## 2.3 Letramento Científico

O letramento científico (SANTOS, 2007) vai além da simples compreensão dos conceitos de física; ele envolve a capacidade de aplicar esse conhecimento de forma crítica e prática na vida cotidiana. No contexto dos carros autônomos, isso significa que os alunos não só aprendem como essas máquinas funcionam, mas também adquirem as ferramentas necessárias para avaliar a confiabilidade e a segurança dessas inovações. Ao promover o letramento científico, estamos preparando os alunos para serem consumidores de tecnologia mais informados e

cidadãos capazes de tomar decisões fundamentadas sobre questões que afetam suas vidas e a sociedade como um todo.

## 2.4 Argumentação

A habilidade de argumentar de forma lógica e baseada em evidências é crucial, não apenas na ciência, mas em todos os aspectos da vida (LEITÃO, 2007). No estudo das implicações dos carros autônomos, os alunos são desafiados a construir argumentos sólidos sobre a ética e a responsabilidade associadas a essa tecnologia. Ao desenvolver essas habilidades de argumentação, os estudantes aprendem a articular suas ideias de maneira clara e objetiva, questionar informações de forma crítica. Isso não só enriquece o aprendizado científico, mas também os prepara para serem pensadores independentes e participantes ativos nas discussões sobre o futuro da sociedade

## 3. Metodologia

A aula foi aplicada no Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca no Campus Petrópolis para uma turma, de vinte e seis alunos, do primeiro ano do ensino médio integral. Devido a greve que ocorreu nas instituições de ensino federais no Brasil, tivemos um cronograma mais curto, logo, só foi possível desenvolver as atividades em uma aula de 90 minutos.

A estrutura da aula foi organizada em cinco momentos principais:

## 3.1 Contexto Histórico da Mecânica:

Inicialmente, foi abordado o desenvolvimento histórico da mecânica, destacando as principais contribuições de filósofos e cientistas como Aristóteles e o momento natural, Galileu e seu desenvolvimento da inércia e queda livre, Newton e suas leis, assim como a lei da gravitação universal e uma breve fala sobre Einstein e a relatividade geral. Esse momento teve o objetivo de situar os estudantes dentro do contexto histórico do estudo dos movimentos, mostrando como a compreensão dos movimentos e das leis físicas evoluíram ao longo do tempo.

## 3.2 A Mecânica:

Em seguida, discutimos como a percepção humana pode ser enganosa em relação aos fenômenos mecânicos. Exemplos simples foram utilizados para demonstrar que os sentidos nem sempre são confiáveis na interpretação dos movimentos. Utilizamos como exemplo o movimento natural de Aristóteles e a Queda Livre de Galileu, por fim, desenvolvemos um desafio mental para os alunos onde os colocamos em um cenário hipotético e fizemos a seguinte pergunta. "Se um parafuso solta de uma cadeira em um avião em alta velocidade, o passageiro atrás da cadeira corre perigo? O parafuso vai ser lançado para trás e atingir alguém?" Além disso, pedimos para que os alunos associassem este acontecimento a um aprendizado que tinham visto anteriormente em sala de aula com o professor, e rapidamente associaram a primeira lei de Newton. Logo após, fizemos uma rápida fala sobre a importância da sistematização e generalização na física. Exploramos como Isaac Newton, ao sistematizar e generalizar suas observações, foi capaz de conectar eventos aparentemente distintos, como a queda de uma maçã e o movimento dos

corpos celestes. E ao mesmo tempo, trazendo os limites que a Teoria de Newton encontrou, como a ação a distância, o seu determinismo, e a sua falha ao explicar o movimento de objetos a velocidade próxima da luz.

## 3.3 Aplicação da Mecânica em Carros Autônomos:

- O terceiro momento da aula foi dedicado à aplicação dos conceitos de mecânica em alta escala no desenvolvimento de carros autônomos. Essa parte buscou conectar a teoria que os estudantes estavam vendo em sala de aula com uma inovação tecnológica contemporânea, destacando como os princípios da mecânica clássica são fundamentais para o funcionamento e a programação desses veículos. Portanto, foi falado sobre tecnologias como o LIDAR (Light Detection and Ranging) e seu uso para o mapeamento 3d de objetos presentes à sua volta e o GPS (Global Positioning System) para sua localização global e estudo de rotas.

Queríamos mostrar aos alunos que as mesmas contas e conceitos que eles praticam em sala de aula, como cálculos de velocidade, aceleração e trajetória, são aplicados em larga escala na tecnologia dos carros autônomos. Para cada objeto que o carro autônomo encontra em seu caminho, ele deve realizar cálculos complexos e em tempo real para prever movimentos, evitar colisões e decidir a melhor trajetória.

## 3.4 Machine Learning:

Nesta parte da aula, utilizamos dois vídeos para ilustrar como os sistemas de Machine Learning evoluem ao longo de gerações. Os vídeos mostraram de forma visual como os algoritmos podem aprender e melhorar com o tempo, ajustando-se a novas situações. Além disso, discutimos como as máquinas, ao aprenderem através de grandes volumes de dados, podem chegar a soluções e descobertas que não foram previamente previstas pelos programadores. Portanto, é necessária um acompanhamento e controle desses aprendizados.

- O primeiro vídeo mostrou um percurso que diversos 'carros' tinham que atravessar, mas caso encostasse nas paredes do percurso ele era interrompido e apenas na geração 45 um carro conseguiu atravessar todo o caminho. O interessante de notar é que mesmo um carro conseguindo passar do teste, ainda nas gerações posteriores, muitos outros carros continuavam a falhar no trajeto.
- O segundo vídeo era uma espécie de pique-esconde com bonecos baseados na inteligência artificial em diversos ambientes com objetos diferenciados, e após milhares e milhões de gerações, foi analisado como os personagens utilizavam os objetos e jogavam em equipe para se esconder, ou no caso do outro time, encontrar os adversários.

## 3.5 Discutindo os dilemas relacionados ao uso dos carros autônomos:

Próximo do fim da aula, abrimos uma discussão final para enfatizar os dilemas encontrados na aplicação de carros autônomos. Logo, trouxemos um exemplo conhecido, porém controverso e que sua relevância só tende a aumentar com o passar do tempo. A responsabilidade em acidentes envolvendo carros autônomos. A pergunta apresentada foi: "Em um cenário hipotético de um acidente de um carro autônomo da Uber, ou qualquer outro aplicativo de carona, quem seria culpabilizado

pelo acidente? O passageiro, a Uber ou a empresa que desenvolveu o carro e a inteligência artificial?"

De forma geral, os alunos tiveram uma opinião homogênea a respeito da culpa em acidentes, afirmando que as montadoras de veículos autônomos e as empresas de aplicativos que os utilizam devem garantir que a manutenção esteja sempre em dia. No entanto, caso ocorra alguma falha que vá além da manutenção regular, a responsabilidade seria atribuída à montadora do veículo, juntamente com a concessionária que o vendeu e nunca ao passageiro. Após este momento foi apresentado o fato que no Brasil a legislação a respeito de carros autônomos ainda não foi completamente estabelecida, variando de caso a caso.

## 4. Considerações Finais

Com base nesse artigo, conclui-se que a aplicação da aula teve bom aproveitamento. Integrar conceitos tradicionais da física com discussões sobre tecnologias emergentes, como os carros autônomos, proporcionou uma oportunidade única de mostrar como a ciência não é apenas um conjunto de teorias abstratas, mas algo profundamente conectado com o cotidiano e com os desafios éticos que enfrentamos como sociedade.

A abordagem de questões sociocientíficas, aliada à promoção do letramento científico e ao estímulo à argumentação, permitiu que os alunos se envolvessem de maneira mais ativa e crítica com o conteúdo. Eles não apenas compreenderam os conceitos de mecânica, mas também refletiram sobre as implicações dessas tecnologias na vida real. A discussão sobre a responsabilidade em acidentes envolvendo carros autônomos, mostrou a importância de considerar as dimensões éticas na aplicação do conhecimento científico.

Essa experiência reforçou a convicção de que a educação deve ir além da simples transmissão de conteúdos, buscando formar cidadãos capazes de pensar criticamente e agir de forma ética e responsável. A integração da educação CTS no ensino de física mostrou-se uma estratégia eficaz para alcançar esse objetivo, conectando a ciência com as questões que realmente importam no mundo atual.

Esta aula não apenas cumpriu seus objetivos pedagógicos, mas também lançou sementes para um pensamento mais profundo e consciente sobre o papel da ciência e da tecnologia em nossas vidas. Como educadores, devemos continuar explorando e experimentando novas formas de ensinar que façam essa conexão entre o conhecimento científico e os desafios éticos e sociais de nosso tempo.

## Referências

D, CARDINOT; C, CHRISPINO, Aplicação de controvérsia controlada sobre carros autônomos medida através do PIEARCTS. XII Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências - XII ENPEC. Natal, RN.

LEITÃO, S. Argumentação e desenvolvimento do pensamento reflexivo. Psicologia: Reflexão e Crítica , v. 20, n. 3, p. 454-462, 2007.

REIS, P. (2013). Da discussão à ação sócio-política sobre controvérsias sóciocientíficas: uma questão de cidadania. Ensino de Ciências e Tecnologia em Revista , 3(1), 1-10.

SANTOS, W. L. P. D. Contextualização no ensino de ciências por meio de temas CTS em uma perspectiva crítica. Ciência Ensino , 8 maio 2008.

SANTOS, Wildson Luiz Pereira dos; MORTIMER, Eduardo Fleury. Tomada de decisão para ação social responsável no ensino de ciências. Ciência educ. Bauru, v. 07, n. 01, p. 95-111, 2001.

SANTOS, Wildson Luiz Pereira dos; MORTIMER, Eduardo Fleury. Uma análise de pressupostos teóricos da abordagem C-T-S (Ciência - Tecnologia - Sociedade) no contexto da educação brasileira. Ens. Pesqui. Educ. Ciênc. , Belo Horizonte, v. 2, n. 2, p. 133-162, dez. 2000.