Aprendizagem baseada em projetos: mediando o ensino de temas de física por meio do microcontrolador

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Cruz, Hernani Batista da lattes
Orientador(a): Silva, Sani de Carvalho Rutz da lattes
Banca de defesa: Silva, Sani de Carvalho Rutz da lattes, Francisco, Antonio Carlos de lattes, Dias, Ariangelo Hauer lattes, Trentin, Marco Antonio Sandini lattes, Szmoski, Romeu Miqueias lattes
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Ponta Grossa
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduação em Ensino de Ciência e Tecnologia
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Robótica
Aprendizagem
Física - Estudo e ensino
Microcontroladores
Robotics
Learning
Physics - Study and teaching
Microcontrollers
Área do conhecimento CNPq:
CNPQ::CIENCIAS HUMANAS
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31330
Resumo: Acompanha prpdução técnica: Guia de Programação ESP32
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spelling 2023-05-04T13:52:46Z2023-05-04T13:52:46Z2022-12-09CRUZ, Hernani Batista da. Aprendizagem baseada em projetos: mediando o ensino de temas de física por meio do microcontrolador. 2022. Tese (Doutorado em Ensino de Ciência e Tecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2022.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31330Acompanha prpdução técnica: Guia de Programação ESP32Apresenta-se resultado de um conjunto de atividades de ensino, em ambiente de simulação com uso de robótica educacional, elaboradas de forma a possibilitar contato com conceitos de Física, empregando Aprendizagem Baseada em Projetos (ABP). O objetivo principal foi contribuir para o Ensino das áreas de Ciências e de Tecnologia. A ABP necessita de uma projeção, que culmina em um produto e que precisa de etapas metodológicas para alcançar sua realização. As atividades foram realizadas em duas com turmas da graduação em Licenciatura em Física da Universidade Estadual de Ponta Grossa, sendo uma de primeiro e outra do terceiro ano. Na turma do primeiro ano o projeto escolhido foi o marco histórico dos cinquenta anos da missão Apollo 11. Cada uma das atividades desenvolvidas buscou explorar tópicos sobre áreas da Física, como Mecânica, Termodinâmica, Eletricidade e Física Moderna. Para a turma do terceiro ano, os alunos foram direcionados atividades sobre lançamento de foguetes. Ambas as atividades utilizaram a Robótica Educacional, criando protótipos com Arduino e outros microcontroladores. Todas as atividades foram realizadas durante o ano de 2019. A pesquisa foi de natureza aplicada e de campo, exploratória. Buscou-se verificar se aulas utilizando metodologia ativa poderiam contribuir na formação de professores. Para realizar a verificação os objetivos traçados foram os seguintes: avaliar a potencialidade da robótica educacional na aprendizagem de conceitos físicos; desenvolver habilidades e competências de alunos de física para resolução de problemas. A análise das atividades entregues no Google Class Room e as observações sobre as respostas dos alunos sobre conceitos de física antes da aplicação do produto, demonstrou que a abordagem da APB contribuiu na aquisição de conceitos de Física e apresentou uma grande melhora na resolução de problemas. Essa melhora se mostrou desde na forma de abordar os problemas que surgiram, como também, da velocidade com que encontravam soluções. Outro ponto que se verificou também, foi a autonomia que alguns alunos mostraram ao final do projeto. O produto principal que surgiu da aplicação foi um livro que apresenta um roteiro para utilização de microcontrolador ESP32 por físicos educadores, desde a instalação de programas, aquisição de dados, por meio da internet, e visualização dos dados em gráficos de modo síncrono. Uma outra contribuição que a tese trouxe foi a construção de uma plataforma web que permite professores e alunos, interagirem com o rover, analisando os gráficos da telemetria investigar as possíveis causas para os valores observados nos gráficos. Essa plataforma está disponível através do endereço labtec28.info.This work presents the results of a set of teaching activities in a simulation environment using educational robotics designed to provide students with contact with concepts of Physics, using Project-Based Learning (PBL). The main objective was to contribute to the teaching of the areas of Science and Technology. PBL requires a projection to be carried out, culminating in a product and needs methodological steps to achieve its realization. The activities were carried out in two classes of undergraduate Physics Education at the State University of Ponta Grossa, one in the first year and the other in the third year. In the first-year class, the chosen project was the historical milestone of the fifty years of the Apollo 11 mission. Each of the activities developed sought to explore topics on the four areas of Physics, such as Mechanics, Thermodynamics, Electricity, and Modern Physics. For the third-year class, students were directed to activities on rocket launching. Both activities used Educational Robotics, creating prototypes with Arduino and other microcontrollers. All activities were carried out during the year 2019. The research was of an applied and field, exploratory nature. The aim was to verify if classes using active methodology could contribute to teacher training. To carry out the verification, the following objectives were set: to evaluate the potential of educational robotics in learning physical concepts; to develop skills and competencies of physics students for problem-solving. With the analysis of the documents submitted and observations of the students' responses about physics concepts before the application of the product, it was demonstrated that the PBL approach contributed to the acquisition of Physics concepts and showed a significant improvement in problem-solving. This improvement was demonstrated both in the way of approaching the problems that arose during the project's execution and in the speed with which solutions were found. Another point that was also verified was the autonomy that some students showed at the end of the project. The main product that emerged from the application was a book that presents a guide for the use of the ESP32 microcontroller by physics educators, from the installation of programs, data acquisition through the internet, and visualization of data in real-time graphs. Another contribution that the thesis brought was the construction of a web platform that allows teachers and students to interact with the rover, analyzing telemetry graphs to investigate possible causes for the values observed in the graphs. This platform is available through the address labtec28.info.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porUniversidade Tecnológica Federal do ParanáPonta GrossaPrograma de Pos Graduação em Ensino de Ciência e TecnologiaUTFPRBrasilAttribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::CIENCIAS HUMANASEngenharia/Tecnologia/GestãoRobóticaAprendizagemFísica - Estudo e ensinoMicrocontroladoresRoboticsLearningPhysics - Study and teachingMicrocontrollersAprendizagem baseada em projetos: mediando o ensino de temas de física por meio do microcontroladorProject-based learning: mediating the teaching of physics themes through the microcontrollerinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisPonta GrossaSilva, Sani de Carvalho Rutz dahttps://orcid.org/0000-0002-1548-5739http://lattes.cnpq.br/5694972079639390Silva, Silvio Luiz Rutz dahttps://orcid.org/0000-0003-1859-9018http://lattes.cnpq.br/2928452720980161Silva, Sani de Carvalho Rutz dahttps://orcid.org/0000-0002-1548-5739http://lattes.cnpq.br/5694972079639390Francisco, Antonio Carlos dehttps://orcid.org/0000-0003-0401-4445http://lattes.cnpq.br/6457056051910603Dias, Ariangelo Hauerhttps://orcid.org/0000-0003-0442-6458http://lattes.cnpq.br/7794068120475468Trentin, Marco Antonio Sandinihttps://orcid.org/0000-0002-8025-8700http://lattes.cnpq.br/4746488333257798Szmoski, Romeu Miqueiashttps://orcid.org/0000-0002-0968-7158http://lattes.cnpq.br/5919669935159197https://orcid.org/0000-0003-4733-5548http://lattes.cnpq.br/6098604503176841Cruz, Hernani Batista dareponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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