INCLUSÃO E TECNOLOGIA NO ENSINO DE FÍSICA UTILIZANDO A PLATAFORMA ARDUINO

## INCLUSÃO E TECNOLOGIA NO ENSINO DE FÍSICA UTILIZANDO A PLATAFORMA ARDUINO

## Carolina Moreira Mosqueira 1 , Alan Freitas Machado 2

- 1 Graduando em Licenciatura em Física pelo Instituto de Física Armando Dias Tavares - UERJ, carolmosqueira02@gmail.com
- 2 Professor Dr. do Instituto de Física Armando Dias Tavares - UERJ, alanfmac@gmail.com

## Resumo

A inclusão de alunos com necessidades educacionais especiais no ensino de física apresenta desafios significativos, particularmente devido à complexidade dos conceitos físicos e às exigências técnicas das atividades experimentais. Sendo assim, este trabalho explora o uso da plataforma Arduino, em conjunto com o software S4A (Scratch for Arduino), como uma ferramenta para promover a inclusão no ensino de física para Estudantes Público-Alvo da Educação Especial (EPAEE). A atividade experimental sugerida é o desenvolvimento de uma Estação Meteorológica Inclusiva, utilizando sensores para medir temperatura, umidade, pressão atmosférica e luminosidade, com saídas adaptadas para alunos com deficiência visual, auditiva e intelectual. O uso de blocos de programação no S4A permite que os alunos consigam configurar facilmente respostas visuais, sonoras e táteis às mudanças nas condições meteorológicas, promovendo uma aprendizagem prática, colaborativa e inclusiva que além de desenvolver as capacidades dos alunos na área de programação e robótica, ajuda a compreender conceitos físicos de temperatura, pressão e umidade. Este estudo destaca como a combinação de Arduino e S4A pode transformar o ensino de física em uma experiência mais inclusiva e equitativa, incentivando a participação ativa de todos os alunos e contribuindo para a formação de uma cultura de respeito à diversidade no ambiente escolar.

Palavras-chave : Ensino de física, Arduino, Inclusão.

## ABSTRACT

The inclusion of students with special educational needs in physics teaching presents significant challenges, particularly due to the complexity of physical concepts and the technical demands of experimental activities. This work explores the use of the Arduino platform, in conjunction with the S4A (Scratch for Arduino) software, as a tool to promote inclusion in physics education for Special Education Target Audience (SETA) students. The proposed experimental activity is the development of an Inclusive Weather Station, using sensors to measure temperature, humidity, atmospheric pressure, and light intensity, with outputs adapted for students with visual, auditory, and intellectual disabilities. The use of programming blocks in S4A allows students to easily configure visual, auditory, and tactile responses to changes in weather conditions, promoting practical, collaborative, and inclusive learning that not only develops students' skills in programming and robotics but also helps them understand physical concepts of temperature, pressure, and humidity. This study highlights how the combination of Arduino and S4A can transform physics teaching into a more inclusive and equitable experience, encouraging active participation from all students and contributing to the development of a culture of respect for diversity in the school environment.

Keywords: Physics education, Arduino, Inclusion.

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20 a 24 de janeiro de 2025 - Niterói - RJ

## Introdução

A educação inclusiva é um princípio fundamental que busca garantir que todos os estudantes, independentemente de suas habilidades ou limitações, tenham acesso a uma educação de qualidade como é garantido pelo MEC a partir das Diretrizes Nacionais para a Educação Especial na Educação Básica (2001), do Programa Educação Inclusiva: Direito à Diversidade (2003), o Decreto N°7.611/2011 (2011), da Política Nacional de Educação Especial na Perspectiva da Educação Inclusiva (2008), da Lei N° 12.796/2013 (2013) e mais recentemente, da Lei Brasileira de Inclusão da Pessoa com Deficiência (2015). Essas leis asseguram os direitos das pessoas com deficiência à educação regular de maneira a garantir que os professores e a instituição desenvolva não só materiais e ferramentas diferenciadas para o desenvolvimento de cada aluno, mas também estratégias metodológica de ensino.

No contexto do ensino de física, essa tarefa se torna especialmente desafiadora devido à natureza abstrata de muitos conceitos físicos e à necessidade de atividades experimentais que tradicionalmente exigem habilidades motoras e sensoriais específicas. Entretanto, com o avanço das tecnologias, novas oportunidades surgem para adaptar o ensino e torná-lo mais acessível, e cabe ao professor ser capaz de guiar e utilizar dessas ferramentas tecnológicas como uma ponte minimizadora, como destacado no trabalho de Silva, Silva e Mion (2003).

É necessário que o professor seja capaz de conceber-se como parte das mudanças no contexto social, agente de formação e não apenas repassador de conhecimento, cabendo-lhe, também, aprimorar-se pessoal e profissionalmente para que no âmbito da educação escolar, ao considerar a diversidade dos alunos, possa atender às necessidades singulares de determinados alunos, analisar as possibilidades de aprendizagem de cada um e avaliar a eficácia das medidas adotadas.(Silva, Sliva e Mion, 2003)

A escolha da plataforma Arduino e do software S4A baseia-se na sua capacidade de simplificar a programação e a montagem de circuitos, tornando a experiência de aprendizado mais acessível e engajante para todos. Sendo assim, o Arduino, amplamente utilizado em projetos de eletrônica e programação, apresenta-se como uma ferramenta versátil, de baixo custo e por conta disso se torna uma poderosa alternativa para o ensino de ciências, principalmente quando combinada com softwares de programação visual, como o S4A (Scratch for Arduino), assim, o potencial de inclusão no ensino de física se amplia significativamente. O S4A permite que alunos com diferentes perfis de aprendizagem e deficiências participem ativamente de atividades experimentais, facilitando a compreensão de conceitos de programação através de uma interface amigável e intuitiva.

Este trabalho tem como objetivo explorar o uso do Arduino, em conjunto com o S4A, para desenvolver atividades experimentais de física, juntamente com a introdução tecnológica de maneira que sejam acessíveis a todos os alunos, promovendo a inclusão no ambiente escolar. Para melhor compreendimento de como podemos utilizar essas ferramentas será proposto um experimento utilizando a plataforma arduino e o software S4A para a construção de uma Estação Meteorológica Inclusiva, que será concebida para atender às necessidades de alunos com deficiência visual, auditiva e intelectual, oferecendo saídas de dados adaptadas através de sinais visuais, sonoros e táteis.

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O estudo trabalhado não apenas destaca a importância da inclusão no ensino de física, mas também demonstra como a tecnologia pode ser um catalisador para a criação de ambientes de aprendizagem mais equitativos, onde todos os estudantes podem participar, aprender e prosperar como dito no trabalho de Conceição, B. C., & Lino, A. (2020).

A ciência e a tecnologia tornam-se efetivas estratégias políticas que fomentam e viabilizam a desenvoltura social de jovens e adultos. (Conceição, B. C., & Lino, A, 2020)

## Metodologia

## Inclusão no Ensino de Física

O ensino da física pode apresentar diversas dificuldades por conta de seus conceitos abstratos e experimentação prática, muitas vezes apresentando desafios únicos para alunos com necessidades especiais, como deficiência visual, auditiva ou dificuldades de aprendizagem. Contudo, com a utilização e implementação de tecnologias assistivas e abordagens pedagógicas inclusivas, esses desafios podem ser mitigados, permitindo que todos os alunos participem ativamente e compreendam os conceitos científicos da disciplina.

Baseando-se nos estudos do psicólogo e pesquisador Vygotsky(2007), o desenvolvimento do indivíduo se faz a partir do meio e da interação com o mesmo. Neste estudo, o autor separa em três estágios de desenvolvimento, sendo eles a Zona de Desenvolvimento Real, Proximal e Potencial, onde, na zona proximal seria o local de estímulos para chegar no conhecimento potencial ( o que pretende-se aprender). Nesse estágio proximal o auxílio do professor é indispensável, pois ele o ajudará a evoluir dando materiais e orientando o indivíduo nesse processo. Sendo assim, as pessoas com Necessidades Educacionais Específicas (NEE) possuem total capacidade de aprendizado e assimilação de qualquer área do conhecimento, como destacado por Vygotsky(1998).

Segundo a meta 4 do Plano Nacional de Educação (PNE) vigente é possível avaliar que, entre os anos de 2013 e 2023, houve um aumento no percentual de matrículas em classes comuns da educação básica de alunos de 4 a 17 anos de idade com deficiência, TGD e altas habilidades ou superdotação. Isso quer dizer que atualmente há uma quantidade de alunos com necessidades específicas cada vez maior em classes comuns fazendo-se necessário que os professores de física sejam capazes de desenvolver aulas e experimentos que se adequam a grande variedade de alunos e seus necessidades. O autor (GLAT, 2007) evidencia isso em seu trabalho como citado a seguir:

Fica evidente que o fracasso escolar não é simplesmente uma consequência de deficiências ou problemas intrínsecos dos alunos, mas sim resultante de variáveis inerentes ao próprio sistema escolar. Entre estas pode-se citar: metodologias de ensino inadequadas, professores mal preparados, currículos fechados que ignoram as diversidades socioeconômicas e culturais da população ou região onde a escola está inserida, ou então que são defasados em relação ao desenvolvimento tecnológico e de informação, alienado dos interesses dos alunos, entre outros aspectos. (GLAT, 2017, pág.2)

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A cultura educacional e as atitudes sociais representam desafios significativos principalmente na área de física, que se mantém ainda muito tradicional na sua forma de ministrar aulas. Com isso, a inclusão de alunos com deficiência acaba sendo vista como um desafio adicional, e não como uma oportunidade de enriquecer o ambiente educacional para todos.

Quando falamos de adaptação do ensino é necessário pensar que a escola tem que ser inclusiva, como Santos, Carvalho e Alecrim (2018) disse: '...onde todos os alunos devem aprender no mesmo espaço e sem distinções, é fundamental que a escola se modifique, e que cada aluno possa se apropriar de seu aprendizado para que seu desenvolvimento intelectual e social seja efetivo'. Sendo assim, a inclusão no ensino de física não beneficia apenas os alunos com necessidades especiais, mas também enriquece o aprendizado de toda a turma, pois ao expor todos os alunos a diferentes perspectivas e desafios, e ao promover a empatia e a colaboração, a inclusão contribui para a formação de cidadãos mais conscientes, respeitosos e preparados para viver em uma sociedade diversa e interconectada.

Portanto, este compromisso com a inclusão reflete um reconhecimento da importância de garantir que todos os alunos, independentemente de suas capacidades, tenham acesso à educação de qualidade e possam desenvolver plenamente seu potencial como garantido pela Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (LDB 9.394/1996).

## A plataforma Arduino como ferramenta educacional de inclusão

A tecnologia tem desempenhado um papel fundamental na promoção da inclusão educacional, oferecendo recursos que permitem a personalização do ensino e o acesso ao conhecimento para todos os alunos, independentemente de suas necessidades especiais. Dentro da área das ciências exatas é de extrema necessidade a inclusão do cotidiano dos alunos no ensino-aprendizagem dos conteúdos que muitas vezes estão inseridos de forma perceptiva, observacional e sensorial.

Sendo assim, como destacado no texto de Silva, Lílian & Cruz, Mariana & Fortes, Vanessa. (2020), as tecnologias assistivas podem ser uma diversificação de métodos e técnicas de ensino além de uma estratégia alternativa. A utilização das tecnologias pode servir como uma maneira de minimizar as dificuldades e cobrir os déficit como audição, visão, mobilidade e compreensão. Pode-se compreender tecnologias assistiva como mencionado no trabalho de COOK & HUSSEY, (1995) como sendo:

'uma ampla gama de equipamentos, serviços, estratégias e práticas concebidas e aplicadas para minorar os problemas funcionais encontrados pelos indivíduos com deficiências.'(COOK & HUSSEY, 1995)

- O Arduino é uma plataforma de Hardware e Software Open-Source (Plataforma Livre) surgida em 2005, na itália, essa tecnologia se baseia em um microcontrolador de código aberto que possibilita a montagem de diversos experimentos, além de ser uma opção de baixo custo e simples para seu manuseamento, assim, sendo uma poderosa ferramenta educacional. De acordo com Santos (2014, p. 13):

Apesar de ainda ser uma ferramenta pouco explorada no campo educacional, as vantagens e benefícios do Arduino no ensino de Física,

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quando usado em conjunto com as atividades de laboratório, têm se mostrado muito promissoras (Souza et al., 2011). Pois essa ferramenta possibilita que o estudante, ao coletar e analisar os dados no desenvolvimento dos experimentos compreenda os conceitos e interprete fórmulas associadas a fenômenos físicos concretos e apresentados de forma contextualizada, podendo promover a uma aprendizagem significativa. Aliado a tudo isso, também é possível apresentar aos estudantes o universo da lógica da programação, permitindo-lhes um maior domínio da tecnologia.

Uma das principais vantagens do Arduino é sua interface simples e intuitiva, que facilita o aprendizado de conceitos básicos de eletrônica e programação, além de haver uma ampla variedade de tutoriais e recursos online, tornando a curva de aprendizado do Arduino significativamente menor em comparação com outras plataformas de prototipagem, o que é crucial para alunos com dificuldades de aprendizagem. Esse diferencial para alunos com necessidades especiais, essa simplicidade, se traduz em uma menor sobrecarga cognitiva, permitindo que eles se concentrem nos conceitos físicos sendo ensinados, ao invés de ficarem frustrados com a complexidade do equipamento.

Essa versatilidade e acessibilidade da Plataforma Arduino permite sua adaptação para atender às diversas necessidades educacionais e sensoriais dos alunos. Como por exemplo, para estudantes com deficiência visual, projetos utilizando o Arduino podem ser personalizados para fornecer feedback auditivo ou tátil, como a criação de dispositivos que emitem sons ou vibrações em resposta a mudanças de temperatura, pressão ou luminosidade. Para alunos com deficiência auditiva, o Arduino pode ser programado para fornecer sinais visuais, como LEDs que mudam de cor ou piscam para representar diferentes dados e por conta dessa variedade de sensores que são capazes de serem integrados acaba por permitir a criação de experimentos científicos que são acessíveis a todos os alunos.

Para melhor inclusão e adaptação dos alunos foi decidido a utilização do software Scratch for Arduino (S4A) que aplica linguagem iconográfica para crianças e conta com um sistema de blocos que podem ser arrastados e conectados para formar um scripts, o que torna o processo de programação muito mais acessível e intuitivo para todos os alunos, assim ajudando a desenvolver o raciocínio lógico e introduzindo os jovens na programação, de maneira divertida e fácil.

## Desenvolvimento

## Proposta Experimental: Estação Meteorológica Inclusiva com Arduino

A ideia central é desenvolver um projeto de experimento acessível que permita a todos os alunos, independentemente de suas capacidades sensoriais ou cognitivas, explorar e compreender os fenômenos meteorológicos, de pressão atmosférica, temperatura, umidade e luminosidade de maneira prática e significativa utilizando saídas de dados adaptadas para cada aluno e sua singularidade.

Nessa proposta um dos objetivos é demonstrar como a plataforma Arduino, combinada com o software Scratch for Arduino (S4A), pode ser uma possível ferramenta de tecnologia acessível. Este pode facilitar o aprendizado de conceitos físicos relacionados ao clima e à meteorologia, promover a inclusão de alunos com deficiência visual, auditiva ou dificuldades de aprendizagem, desenvolver

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habilidades práticas de eletrônica e programação de forma acessível e lúdica e incentivar a participação dos alunos em atividades experimentais, assim promovendo uma aprendizagem significativa e contextualizada.

## Montagem e Materiais

A Estação Meteorológica Inclusiva será composta por diversos sensores conectados ao Arduino para medir variáveis como temperatura, umidade, pressão atmosférica, e luminosidade. Estes dados serão coletados e processados pelo Arduino, que os apresentará de maneiras diversas, adaptadas às necessidades específicas dos alunos.

Esse protótipo integra várias adaptações sensoriais e cognitivas, a partir que os dados meteorológicos serão apresentados de maneiras múltiplas, visualmente (através de LEDs ou telas), audivelmente (com sons indicativos), e tatilmente (através de motores vibratórios), permitindo que os alunos escolham o modo de feedback que melhor se adapta às suas necessidades. Além disso, o uso do S4A, por utilizar blocos, ajuda a reduzir a complexidade e a tornar um processo mais intuitivo, especialmente para alunos com dificuldades cognitivas ou de aprendizagem.

- O projeto visa ser desenvolvido em pequenos grupos, incentivando a colaboração entre alunos com diferentes habilidades. Logo, este promove não apenas a inclusão educacional, mas também a social, ao permitir que os alunos trabalhem juntos, aprendam uns com os outros e valorizem a diversidade.

Os componentes necessários para a montagem são:

- ● Placa Arduino Uno;
- ● Sensores de temperatura e umidade (DHT11 ou DHT22);
- ● Sensor de pressão atmosférica (BMP180 ou BMP280);
- ● Sensor de luminosidade (LDR ou sensor de luz);
- ● LEDs, alto-falantes e motores vibratórios para feedback multimodal;
- ● Protoboard e cabos de conexão;
- ● Computadores com o software S4A instalado.

Para a montagem da estação seguiremos esse diagrama escrito, onde:

- ● Sensor de Temperatura e Umidade (DHT11/DHT22): Será conectado o pino de dados do sensor ao pino digital 2 do Arduino e conectar os pinos de energia (VCC) e terra (GND) aos pinos correspondentes do Arduino;
- ● Sensor de Pressão Atmosférica (BMP180/BMP280): conectado aos pinos de SDA e SCL do sensor aos pinos A4 e A5 do Arduino, respectivamente e os pinos de energia (VCC) e terra (GND) aos pinos correspondentes do Arduino;
- ● Sensor de Luminosidade (LDR): será ligado um lado do LDR ao pino analógico A0 do Arduino e o outro lado do LDR ao VCC e a um resistor em série com o GND;
- ● LEDs: Conectar-se o ânodo (perna longa) de cada LED aos pinos digitais 3, 4, e 5 do Arduino e o cátodo (perna curta) ao GND através de resistores (220Ω a 330Ω);
- ● Alto-falante Piezoelétrico: Conectará um terminal do alto-falante ao pino digital 6 do Arduino e o outro terminal ao GND.

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- ● Motor Vibratório: Conectará um terminal do motor ao pino digital 7 do Arduino e o outro terminal ao GND.

Após verificar que todos os componentes estão operando conforme esperado, a estação meteorológica estará pronta para a coleta de dados e para a adaptação às necessidades educacionais dos alunos. Com a estação montada, o próximo passo será programá-la utilizando o S4A para tornar a interação com os dados meteorológicos intuitiva e acessível a todos os alunos.

Espera-se que a Estação Meteorológica Inclusiva ofereça uma experiência de aprendizado significativa para todos os alunos, permitindo uma compreensão profunda dos conceitos meteorológicos através de práticas acessíveis. Além disso, o projeto visa demonstrar a eficácia do Arduino e do S4A como ferramentas de inclusão no ensino de física, promovendo a participação ativa de alunos com diferentes necessidades educacionais.

## Conclusão

Neste trabalho foi possível salientar e explorar sobre como a tecnologia pode ser uma ferramenta assistiva para os professores e alunos quando se trata de inclusão no ensino de física, e como o educador serve de ponte para essa inserção tecnológica que possibilita os estímulos necessários para que seja possível o melhor aprendizado da matéria de maneira equitativa.

Este projeto piloto utilizando o Arduino e o S4A facilita a compreensão de conceitos científicos, como pressão atmosférica, temperatura e luminosidade, além de haver um feedback multisensorial para alunos com diferentes necessidades, promovendo um ambiente de aprendizado mais colaborativo e equitativo. Acredito que a implementação deste tipo de projeto em escolas regulares pode ser um passo significativo para transformar a educação em um processo verdadeiramente inclusivo, na qual todos os alunos têm a oportunidade de aprender e se desenvolver plenamente.

Sendo assim, este trabalho reafirma o compromisso da educação com a inclusão e aponta caminhos para que o ensino de física seja uma experiência acessível e enriquecedora para todos os alunos, independentemente de suas capacidades. Este reafirma a importância de todo âmbito escolar no processo de docência de pessoas com necessidades especiais, pois não cabe apenas ao professor, mas sim a toda comunidade escolar para que seja possível desenvolver e aplicar novas estratégias, visando um ensino mais equitativo.

## Referências

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