DESENVOLVIMENTO DE MATERIAL DIDÁTICO INCLUSIVO PARA ENSINO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS A ESTUDANTES COM CONDIÇÕES ESPECÍFICAS: UM PROTÓTIPO DE PEÇAS TÁTEIS

## DESENVOLVIMENTO DE MATERIAL DIDÁTICO INCLUSIVO PARA ENSINO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS A ESTUDANTES COM CONDIÇÕES ESPECÍFICAS: UM PROTÓTIPO DE PEÇAS TÁTEIS

## Weslley Lagos Silva 1 , Carlos Eduardo Ferraz Moraes 2 , Francisco Antônio Lopes Laudares 3

1 Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro/Departamento de física/ICE/UFRRJ, weslleylagossilva@gmail.com

2 CIEP 156 Albert Sabin, prof.cadu.fis@gmail.com

3 Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro/Departamento de física/ICE/UFRRJ, laudares@ufrrj.br

## Resumo

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um protótipo de material didático inclusivo voltado ao ensino de associação de resistores para alunos com deficiência visual. Motivado pelos desafios de inclusão no sistema educacional brasileiro e em conformidade com a legislação de acessibilidade, o protótipo foi projetado com peças em relevo e escrita em braille, podendo facilitar o aprendizado de circuitos elétricos por esses alunos . O desenvolvimento desse protótipo incluiu modelagem em 3D e impressão em uma impressora 3D Ender 3 V3, utilizando softwares como TinkerCAD e Creality Slicer. As peças foram pensadas como um quebra-cabeça interativo, permitindo o estudo prático de circuitos em série, paralelo e misto. Como resultado, o material mostra potencial para oferecer uma experiência acessível e lúdica no ensino de eletricidade, contribuindo para a inclusão de alunos com deficiência visual no aprendizado de física.

Palavras-chave : Material didático inclusivo; Associação de resistores; Ensino inclusivo

## Introdução

A inclusão educacional de pessoas com deficiência visual é um dos maiores desafios do sistema educacional brasileiro. De acordo com o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), aproximadamente 17,3 milhões de pessoas com mais de 2 anos possuem alguma condição específica, e, entre elas, 3,4% relatam muita dificuldade ou impossibilidade de enxergar, representando cerca de 6,978 milhões de brasileiros (PNS, 2019). A deficiência visual, que varia de baixa visão à cegueira total, exige abordagens pedagógicas diversificadas e materiais adaptados, tornando essencial o desenvolvimento de recursos que atendam a essas necessidades.

No Brasil, o avanço em políticas de inclusão, como a Lei nº 13.146 (Brasil, 2015) e a Política Nacional de Educação Especial (MEC, 2008), destaca o direito ao ensino inclusivo. No entanto, na prática, alunos com deficiência visual frequentemente enfrentam obstáculos, como a falta de materiais adaptados em áreas que tradicionalmente dependem de recursos visuais, como a física: 'Sabe-se que por lei, o alunado com necessidades educacionais especiais tem direito a se matricular no ensino regular, entretanto, ao fazer isso, pode encontrar obstáculos de diversas ordens, sendo que uma delas é a falta de materiais adaptados' (Murilo et al., 2012).

Diante dessa realidade, o objetivo deste trabalho é desenvolver e analisar um protótipo de material didático inclusivo para o ensino de circuitos elétricos, com foco em associações de resistores. Este conteúdo é abordado na 3ª série do ensino médio, conforme a Base Nacional Comum Curricular (BNCC, 2017). A metodologia envolveu

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

a utilização de uma impressora 3D para criar peças táteis que representam diferentes componentes de circuitos, integrando inscrições em Braille e relevos para facilitar o entendimento conceitual e a montagem de circuitos de maneira acessível.

Ao descrever o desenvolvimento do protótipo, buscamos definir os melhores encaixes, relevo e uso do Braille, considerando possíveis aprimoramentos futuros para uma versão mais completa. Esse projeto pretende contribuir para a inclusão educacional, explorando uma abordagem que combina tecnologia com pedagogia, de modo a oferecer uma educação em física mais equitativa e acessível para todos os alunos.

## Metodologia

## Associação de resistores e resistência equivalente

A resistência equivalente é uma resistência única que substitui todas as outras resistências presentes em um circuito, sem alterar as condições elétricas do sistema. 'Imagine que para consertar um aparelho elétrico você precisa de um resistor de 7 Ω e não o encontra para comprar. Uma maneira de resolver a situação é associar em série três resistores que, juntos, equivalem a um resistor de 7 Ω (por exemplo, um de 2 Ω, um de 12 e um de 4 Ω).' (Paraná, 1999). Para obtermos a resistência equivalente precisamos analisar três configurações possíveis, sendo elas associações em série, paralelo e mista, e para determinar a resistência equivalente utilizamos a Lei de Ohm (Equação 1).

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Para resistores em série, a diferença de potencial (ddp) total será igual a soma da ddp de todos os resistores ligados em série, logo, a resistência equivalente será obtida através da Lei de Ohm (Equação 1), realizando uma simples soma dos resistores. (Equação 2).

Figura 01: Associação de resistores em série.

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Para os resistores ligado em paralelo, a soma da corrente elétrica que atravessa todos os resistores ligados em paralelo será igual a corrente elétrica total dessa sessão, logo, a resistência equivalente será obtida através da (Equação 1), realizando a soma do inverso das resistências ligadas em paralelo. (Equação 3).

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Figura 02: Associação de resistores em paralelo.

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Para o caso da associação mista, o circuito apresenta ambas as associações, neste caso, resolveremos uma de cada vez, até alcançar a resistência equivalente.

## Desenvolvimento do protótipo

As peças foram desenvolvidas pensando em um quebra-cabeça, e foram utilizados os seguintes padrões, os encaixes 'macho' do quebra-cabeça estarão sempre a direita e/ou abaixo da peça. Na direita, a conexão estará seguindo o fluxo do maior para o menor potencial, ou seja, da fonte com n Volts, até o terra com 0 Volts, consequentemente, as peças de resistores e terra, terão um encaixe 'fêmea' na parte esquerda. Já na parte inferior da peça, o encaixe 'macho' será para acoplar os valores das peças, como voltagem da fonte, e resistência dos resistores. A escolha de anexar os valores abaixo torna o material didático mais prático, o que gera uma redução dos custos de impressão, e torna a montagem mais dinâmica, já que apenas mudando um valor, mudaremos todo o circuito, sem mexer nos componentes.

Para garantir que o kit seja acessível e funcional, os fios foram modelados em alto relevo, incluindo a simbologia dos componentes, como fonte, resistor e terra. Isso permite que pessoas com condições específicas, seja parcial ou total, compreendam o fluxo do fio, a simbologia dos componentes e suas conexões.

Após definir todas as combinações, foi iniciado os estudos sobre a escrita em Braille, seguindo as normas nacionais de escrita, dimensões, grafia e símbolos matemáticos. Que foram fundamentais para a modelagem de todos os textos em Braille presentes no protótipo de material didático inclusivo.

Como o objetivo era produzir essas peças, escolhemos alguns valores estratégicos, para que seja viável a montagem de todas as possibilidades de circuitos, ao mesmo tempo em que não seja necessário imprimir um número muito elevado de peças. Para isso, focamos em três valores de resistências que interagem bem com as associações apresentadas, que foram 100 Ω, 200 Ω e 400 Ω, e para limitar a quantidade, utilizamos no máximo três resistores por circuito, assim, podemos analisar circuitos em série, paralelo e misto com valores fácies de trabalhar, sem perder qualidade. Com essas combinações, montamos uma grande variedade de circuitos, sendo um deles a Figura 03.

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Figura 03: Montagem de um circuito misto.

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## Modelagem 3D

A modelagem para impressora 3D foi escolhida como ferramenta principal para a fabricação dessas peças devido à sua capacidade de produzir objetos com alta precisão. Este processo de impressão 3D permitiu a produção rápida e personalizada das peças, garantindo que fossem adequadas às necessidades dos alunos com necessidades específicas. Todas as peças foram desenvolvidas utilizando o software TinkerCAD, disponível gratuitamente pela empresa AutoDesk, este software fornece ferramentas para modelagem 3D, simulação de circuitos elétricos e programação em Phyton por blocos. Cada peça foi desenhada para representar de forma lúdica e acessível os componentes dos circuitos, como resistores, fonte, terra e ramificações, como representado na Figura 03.

Figura 04: Modelo 3D de algumas peças.

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Após definirmos todas as peças que serão impressas, utilizamos o software Creality Slicer para preparar os modelos 3D para impressão 3D. Utilizando uma qualidade de 0,2 mm de altura, essa escolha garantiu um ótimo nível de detalhe, e um tempo de impressão não muito elevado. Após a preparação de todos os modelos, iniciamos a impressão 3D, utilizamos a impressora Ender 3 V3 para imprimir as peças desenvolvidas, Figura 05.

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Figura 05: Impressora 3D imprimindo uma peça do protótipo.

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## Resultados

Esse trabalho desenvolveu um protótipo de material didático inclusivo voltado para o ensino de circuitos elétricos a alunos com deficiências visuais, desde baixa visão, até perda total. As peças desenvolvidas em impressora 3D, neste trabalho, apresentam uma montagem simplificada, baseada nos quebra-cabeças tradicionais, possibilitando a montagem de circuitos em série, paralelo e misto, Figura 07.

Figura 07: Modelo 3D de todas as peças.

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Figura 08: Algumas peças já impressas para a ssociação de resistores.

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O desenvolvimento do protótipo de peças táteis para o ensino de associação de resistores representa um passo significativo na criação de materiais didáticos mais inclusivos. Apesar de ainda não ter sido testado com alunos com deficiências visuais, o processo de concepção e modelagem destas peças revelou o potencial de tecnologias como a impressão 3D para a promoção de acessibilidade no ensino de física para estudantes com condições específicas.

A Figura 09 mostra um exemplo de montagem esquemática de um circuito misto utilizando o software TinkerCAD com as peças desenvolvidas. A Figura 10 apresenta a montagem física do mesmo circuito da Figura 09.

Figura 09: Montagem de um circuito misto com os modelos 3D.

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Figura 10: Montagem de um circuito misto com as peças impressas.

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## Conclusões

A produção do protótipo demonstrou ser um avanço importante na criação de materiais didáticos inclusivos voltados para o ensino de circuitos elétricos a estudantes com deficiência visual. O protótipo não só facilita a compreensão de conceitos complexos, como também promoverá a inclusão de forma prática e acessível, permitindo que os alunos explorem o conteúdo por meio do tato e da leitura em Braille. Esse recurso tem o potencial de aumentar significativamente a equidade no ensino de ciências, oferecendo aos estudantes com deficiência visual uma oportunidade justa de aprendizado. Apesar dos resultados promissores, o protótipo ainda pode ser aprimorado, incorporando novas tecnologias e feedback de usuários, para torná-lo ainda mais eficiente e versátil em ambientes educacionais diversos. Assim, permanecemos abertos a futuros ajustes e avanços para maximizar o impacto deste material inclusivo.

## Agradecimentos

Gostaríamos de expressar nossa profunda gratidão ao colégio CIEP 156 Albert Sabin e todos os funcionários pelo acolhimento e apoio ao longo desse trabalho.

## Referências

GOMES, Irene. Pessoas com deficiência têm menor acesso à educação, ao trabalho e à renda. Disponível em: &lt;https://agenciadenoticias.ibge.gov.br/agencianoticias/2012-agencia-de-noticias/noticias/37317-pessoas-com-deficiencia-temmenor-acesso-a-educacao-ao-trabalho-e-a-renda&gt;. Acesso em: 26 ago. 2024.

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&lt;http://basenacionalcomum.mec.gov.br/&gt;. Aceso em: 27 ago. 2024.

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