Arduino : uma ferramenta para aquisição de dados, controle e automação de experimentos de óptica em laboratório didático de física no ensino médio

Abstract

O presente trabalho tem como proposta apresentar algumas possibilidades para o uso da placa de prototipagem Arduino, uma plataforma de hardware e software livres, em conjunto com as tecnologias da informação e comunicação (TIC’s), especialmente com as ferramentas da WEB 2.0, na elaboração de atividades para o laboratório didático de Física do Ensino Médio, bem como sua utilização em sala de aula. Como exemplo de aplicação, foi desenvolvida uma sequência de atividades com a intenção de que venha a ser potencialmente significativa para o estudo introdutório de Óptica. Destaca-se o estudo qualitativo e quantitativo da reflexão, da refração e da absorção da luz e, também, das cores dos objetos. Essas atividades incluem roteiros de aula dinâmicos, onde o estudante desenvolve seu trabalho e o professor pode corrigi-lo diretamente pelo computador. Deste modo o conteúdo fica disponibilizado na internet, por meio de aplicativos livres para armazenamento e compartilhamento de arquivos, como o Google Drive, o que torna sua impressão dispensável e seu acesso possível de qualquer computador conectado à Web. Além dos roteiros, as atividades contam com equipamentos experimentais que foram especialmente desenvolvidos para a realização de coleta e análise de dados com o Arduino. Discutem-se nesse trabalho de dissertação a utilização desse instrumento de ensino, abordando seus aspectos positivos e sugerindo-se cuidados a serem tomados para o bom desenvolvimento das atividades. Descrevem-se também a confecção dos equipamentos, incluindo os custos envolvidos. O material de apoio ao professor e sugestões de roteiros a serem trabalhados com os estudantes será disponibilizado na série “Textos de Apoio ao Professor de Física” para que possa ser utilizado por outros professores na sua prática docente. Descreve-se a implementação do material instrucional em sala de aula, embasada nas teorias de Ausubel e Vygotsky, com turmas da 2ª série do Ensino Médio de uma escola da rede privada de ensino de São Paulo, SP, e discutem-se os resultados obtidos.

This work presents possible uses of Arduino prototyping board, an open-source physical computing platform, a hardware platform and free software, in connection with information and communication technologies (ICT), particularly with the Web 2.0 tools, for the development of activities for the Physics teaching in high-schools’ s laboratory. As a potential application, a series of activities was developed aiming a potentially meaningful for Optics learning. Among these activities we mention the qualitative and quantitative study of reflection, refraction, light absorption, and the colors of objects as well. These activities include lesson plays of dynamic classroom, in which student and teacher develop their work directly on the computer. Lecture content is available online, with the aid of free apps for file storing and sharing, such as Google Drive, which makes printing unnecessary and allows its access from any computer connected to the Web. In addition to lesson plays, activities include experimental tools specially built for data acquisition and analysis with the Arduino. In this work we discuss the application of these teaching tool, pointing out its positive aspects and particular requirements that must be met for the uttermost development of the activities. We also describe the manufacturing of the equipment, and the costs involved. Finally, we append a material for the teacher and suggested lesson plays to be implemented with students. This material will be made available in the series "Textos de Apoio ao Professor de Física", so it can be used by other teachers in their teaching practice. We add the description of the classroom implementation of the instructional material developed to 2nd high school year students of a private school of São Paulo, Brazil, and discuss the results obtained.