A plataforma Arduíno no apoio ao desenvolvimento dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais

A plataforma Arduíno no apoio ao desenvolvimento dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais Universidade do Minho Instituto de Educação Ana Cristina Azevedo Rocha outubro de 2020 A plataforma Arduíno no apoio ao desenvolvimento dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais Ana Cristina Azevedo Rocha UMinho|2020 Ana Cristina Azevedo Rocha outubro de 2020 A plataforma Arduíno no apoio ao desenvolvimento dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais Trabalho efetuado sob a orientação do Doutor José Alberto Lencastre Dissertação de Mestrado Mestrado em Ciências Educação Área de especialização em Tecnologia Educativa Universidade do Minho Instituto de Educação i Direitos de autor e condições de utilização do trabalho por terceiros Este é um trabalho académico que pode ser utilizado por terceiros desde que respeitadas as regras e boas práticas internacionalmente aceites, no que concerne aos direitos de autor e direitos conexos. Assim, o presente trabalho pode ser utilizado nos termos previstos na licença abaixo indicada. Caso o utilizador necessite de permissão para poder fazer um uso do trabalho em condições não previstas no licenciamento indicado, deverá contactar o autor, através do RepositóriUM da Universidade do Minho. Licença concedida aos utilizadores deste trabalho Atribuição CC BY https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ ii Agradecimentos Em primeiro lugar, ao Doutor José Alberto Lencastre, pelo apoio, disponibilidade e orientação crítica que foram cruciais na realização e enriquecimento do trabalho realizado. A todos os professores do primeiro ano de Mestrado pelos ensinamentos prestados que contribuíram para o meu desenvolvimento pessoal e profissional. Aos colegas professores e aos alunos que se disponibilizaram, prontamente, em participar nos focus group do estudo. À minha família. A todos estou imensamente grata! iii Declaração de integridade Declaro ter atuado com integridade na elaboração do presente trabalho académico e confirmo que não recorri à prática de plágio nem a qualquer forma de utilização indevida ou falsificação de informações ou resultados em nenhuma das etapas conducente à sua elaboração. Mais declaro que conheço e que respeitei o Código de Conduta Ética da Universidade do Minho. iv A plataforma Arduíno no apoio ao desenvolvimento dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais Resumo A Dissertação do Mestrado em Ciências da Educação – Especialização em Tecnologia Educativa, que apresentamos teve como objetivo compreender as perceções dos professores e dos alunos sobre a utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares nos cursos profissionais. Os cursos profissionais têm a duração de três anos e pressupõem no seu currículo a realização de projetos de natureza interdisciplinar, perspetivados de molde a integrar os saberes e competências adquiridas ao longo do curso. Neste estudo focamo-nos nos projetos referentes à Prova de Aptidão Profissional (PAP) que os alunos realizaram no último ano do curso Técnico de Gestão de Equipamentos Informáticos. Sendo este um curso prático, laboratorial, os alunos têm que manusear equipamentos informáticos e eletrónicos para construir os seus projetos. Tendo em conta estes requisitos passou-se a utilizar na construção dos projetos a plataforma Arduíno, que é open source e para a sua programação os nossos alunos usaram o software Arduíno IDE. A opção metodológica que seguimos foi de natureza qualitativa e interpretativa e com um design de estudo de caso. Para cumprirmos com este estudo, realizamos uma revisão de literatura que foi dividida em duas partes. Na primeira parte fizemos um enquadramento do Curso e da plataforma Arduíno. Na segunda parte, efetuamos uma revisão sistemática de literatura, da qual resultou o quadro teórico que utilizámos para analisar os dois focus group , com professores e alunos, com o objetivo de responder à nossa questão de investigação. Dos resultados obtidos neste estudo, da parte dos professores existe a perceção de que a utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos refletiu nos alunos maior motivação e interesse pelas atividades práticas; promoveu autonomia, resiliência e desenvolvimento de competências transversais na realização dos projetos. Relativamente aos alunos, as grandes vantagens desta plataforma Arduíno são o facto de ser simples de trabalhar, de fácil acesso de compra, ter um custo acessível, ter uma linguagem de programação open-source e existir muito material documentado para consulta em vários sites da Internet. Palavras-chave: Arduíno IDE; Eletrónica, Plataforma Arduíno; Projetos; Programação v The Arduino platform to support the development of interdisciplinary projects for VET courses Abstract The Master's Dissertation in Educational Sciences - specialization in Educational Technology, which we presented aimed to understand the perceptions of teachers and students about the use of the Arduino platform in the construction of interdisciplinary projects in vocational education and training (VET) courses. VET courses have a duration of three years and assume in their curriculum the realization of projects of an interdisciplinary nature, aimed at integrating the knowledge and skills acquired during the course. In this study, we focus on projects related to the Professional Aptitude Test (PAP) that the students carried out in the last year of the Computer Equipment Management Technical Course. This being a more practical course, students have to handle computer and electronic equipment to build their projects. Taking these requirements into account, the Arduino platform, which is open-source was used in the construction of the projects and for its programming our students used the Arduino IDE software. The methodological option we followed was of a qualitative and interpretative nature and with a case study design. To carry out this study, we carried out a literature review that was divided into two parts. In the first part, we did a brief overview of the Course and the Arduino platform. In the second part, we performed a systematic, from which resulted in the theoretical framework that we used to analyze the two focus groups, with teachers and students, to answer our research question. From the results obtained in this study, teachers perceive that the use of the Arduino platform in the construction of projects is reflected in the student’s higher motivation and interest in practical activities; promotes autonomy, resilience and development of transversal skills in carrying out projects. Regarding students' perceptions, the significant advantages of the Arduíno platform are the fact that it is simple to work with, easy to buy, affordable, has an open-source coding language and there is a lot of documented material on Internet sites for consultation. Keywords: Arduino IDE; Electronics, Arduino Platform; Projects; Programming vi Índice Direitos de autor e condições de utilização do trabalho por terceiros ........................................ i Agradecimentos ..................................................................................................................... ii Declaração de integridade ..................................................................................................... iii Resumo .................................................................................................................................iv Abstract ................................................................................................................................. v Índice ....................................................................................................................................vi Lista de abreviaturas e siglas................................................................................................ viii Índice de Figuras ................................................................................................................... ix Índice de Quadros ................................................................................................................. xii Índice de Tabelas ................................................................................................................. xiii 1. Introdução ..................................................................................................................... 1 1.1. Contextualização do estudo ................................................................................... 1 1.2. Identificação do problema ..................................................................................... 2 1.3. Questão de investigação ........................................................................................ 2 1.4. Objetivos do estudo ............................................................................................... 2 1.5. Relevância do estudo ............................................................................................. 2 1.6. Estrutura da dissertação ........................................................................................ 3 2. Revisão de Literatura ..................................................................................................... 5 2.1. Enquadramento .................................................................................................... 5 2.1.1. Cursos profissionais .......................................................................................... 5 2.1.2. Projetos interdisciplinares .................................................................................. 7 2.1.3. O curso Técnico de Gestão de Equipamentos Informáticos ................................. 8 2.1.4. Caracterização da plataforma Arduíno ............................................................. 11 2.1.5. A plataforma Arduíno UNO .............................................................................. 11 2.1.6. Aplicações para programação da plataforma Arduíno ....................................... 17 2.1.7. Projetos que se podem realizar com a plataforma Arduíno ............................... 19 2.2. Revisão Sistemática de Literatura ........................................................................ 20 2.2.1. Base de Dados RCAAP .................................................................................... 23 2.2.2. Base de Dados B-ON ....................................................................................... 23 xiii Quadro 20 - Discussão referente ao objetivo 2 ...................................................................... 69 Quadro 21 - Discussão referente ao objetivo 3 ...................................................................... 72 Quadro 22 - Proposta de questões para o objetivo 2 - alunos (antes do brainstorming) .......... 78 Quadro 23 - Proposta de questões para o objetivo 3 - alunos – (antes do brainstorming) ....... 79 Quadro 24 - Questões para o objetivo 2 - alunos (após brainstorming) .................................. 79 Quadro 25 - Questões para o objetivo 3 (alunos) – (após brainstorming) ............................... 81 Quadro 26 - Resultados obtidos referentes às questões do objetivo 2 - Alunos ....................... 84 Quadro 27 - Resultados obtidos referentes às questões do objetivo 3 - alunos ....................... 87 Índice de Tabelas Tabela 1 - Especificações dos modelos das plataformas Arduíno ........................................... 14 Tabela 2 - Resultados das pesquisas preliminares (RCAAP)................................................... 23 Tabela 3 - Resultados das pesquisas preliminares (B-ON) ..................................................... 24 Tabela 4 - Resultados da pesquisa final na base de dados B-ON ........................................... 26 Tabela 5 - Resultados com aplicação dos critérios de inclusão (B-ON) ................................... 26 Tabela 6 - Resultados com a aplicação dos critérios de exclusão ........................................... 27 1 1. Introdução No ensino atual, tendo em conta a evolução das Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) tornou-se emergente acompanhar este desenvolvimento sendo necessário introduzir novas dinâmicas de ensino que incluam diferentes tecnologias de forma a tirar partido das aplicações de software complementadas com componentes de hardware informáticos e eletrónicos. É neste contexto que se insere o Curso Técnico de Gestão de Equipamentos Informáticos (GEI) cujo perfil de saída faz referência a competências para realizar atividades de conceção, implementação e manutenção, tecnologias de processamento e implementação de projetos. Neste curso os alunos desenvolvem projetos interdisciplinares com a análise das funcionalidades, estudo, manuseamento e incorporação de novos equipamentos eletrónicos tais como a plataforma Arduíno e outros componentes eletrônicos, bem como a programação dos mesmos através de aplicações específicas de forma a garantir a conclusão dos projetos com sucesso. 1.1. Contextualização do estudo Durante o desenvolvimento dos três anos relativos aos cursos profissionais das áreas tecnológicas os alunos realizam projetos interdisciplinares onde são desenvolvidos e aplicados saberes, atitudes e competências das diferentes disciplinas envolvidas. Estes projetos têm como domínios: criar, inovar, cooperar e pesquisar; fomentar o desenvolvimento do raciocínio lógico; desenvolver valores, atitudes e estratégias de resiliência e promover procedimentos de segurança. Também têm como objetivos: promover a capacidade de diagnosticar, caracterizar, analisar e resolver situações diversificadas; exercitar técnicas de expressão oral e escrita; promover a autonomia, o trabalho em equipa, o sentido de responsabilidade, o profissionalismo e a produção de um produto. A temática é a plataforma Arduíno e a sua aplicação na realização dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais da área das Ciências Informáticas. A plataforma Arduíno “ é uma plataforma eletrónica de código aberto baseada em hardware e software fáceis de usar. É destinado a qualquer pessoa que faça projetos interativos ” (www.arduíno.cc). Segundo Frizzaren (2016, p.12) “Arduíno é uma plataforma formada por um equipamento eletrónico e um 2 ambiente de programação integrado ( Integrated Development Enviroment - IDE) para prototipagem eletrónica e de software ”. 1.2. Identificação do problema Com este trabalho pretendemos estudar a utilização da plataforma Arduíno no desenvolvimento dos projetos interdisciplinares num contexto de Ensino Profissional. Analisamos as práticas existentes, por professores e por alunos, na realização dos projetos e a repercursão que as mesmas têm na aprendizagem dos alunos. 1.3. Questão de investigação Qual o contributo da plataforma Arduíno na realização dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais que envolvam a área das Ciências Informáticas? 1.4. Objetivos do estudo 1Caracterizar a plataforma Arduíno. 2Conhecer as práticas de utilização da plataforma Arduíno já utilizadas pelos professores e alunos. 3Identificar qual o contributo da utilização da plataforma Arduíno pelos professores e pelos alunos na realização dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais 1.5. Relevância do estudo Nos cursos profissionais os alunos têm que realizar projetos interdisciplinares que demonstrem a aplicação dos conhecimentos obtidos nas diferentes disciplinas ao longo do curso. Sendo assim, os professores têm a responsabilidade de incutir nos alunos, no desenvolvimento dos projetos, uma perspetiva da evolução das tecnologias incorporando novos recursos tais como a plataforma Arduíno e outros componentes eletrónicos programáveis. Os mesmos serão motivo de melhores projetos e consequente aprofundamento das aprendizagens dos conteúdos programáticos das diferentes disciplinas. 3 Este estudo tornou-se relevante, na medida em que permitiu conhecer a realidade da utilização da plataforma Arduíno e refletir sobre as práticas e motivos que levam à sua dinamização na construção dos projetos interdisciplinares. 1.6. Estrutura da dissertação Este estudo está organizado em sete tópicos. O primeiro tópico é a Introdução, onde damos a conhecer a contextualização do estudo realizado, identificamos o problema, a questão de investigação, os objetivos do estudo e a relevância do estudo. No segundo tópico, designado por Revisão de Literatura, expomos numa primeira fase uma revisão de literatura sobre a caracterização dos cursos profissionais, dos projetos interdisciplinares, do Curso Técnico de Gestão de Equipamentos Informáticos e da plataforma Arduíno. Num segundo momento, apresentamos uma revisão sistemática para localizar, avaliar e sintetizar as melhores evidências disponíveis relativas à questão de revisão do nosso estudo. No terceiro tópico designado por Metodologia, abordamos a opção metodológica, a descrição do estudo, os participantes e métodos e técnicas de recolha de dados. No quarto tópico, mostramos os dados recolhidos e fazemos uma análise dos mesmos. O quinto tópico é uma síntese dos resultados obtidos no nosso estudo, convocando os autores da revisão sistemática para uma reflexão mais profunda. O sexto tópico apresenta as conclusões com alusão às considerações finais, limitações do estudo e perspetivas futuras. Por fim indicamos as referências bibliográficas consultadas para a realização deste trabalho. 4 5 2. Revisão de Literatura 2.1. Enquadramento 2.1.1. Cursos profissionais As Escolas Profissionais foram criadas em 1989 através do Decreto-Lei n.o 26/89, de 21 de janeiro, no âmbito do ensino não superior. De acordo com Azevedo (2014, p.15), “De facto, as escolas profissionais propuseram-se prosseguir, desde a sua conceção, um modelo de ensino profissional capaz de proporcionar aos adolescentes e jovens um desenvolvimento humano global, como pessoas aptas a inserir-se de modo crítico, construtivo e personalizado na sociedade e no mercado de trabalho . As escolas profissionais foram institucionalmente desenhadas para promoverem nos alunos o gosto pelo estudo e pelo trabalho e, desse modo, para alcançarem níveis elevados de sucesso escolar ”. Segundo a Agência Nacional para a Qualificação do Ensino Profissional, os cursos profissionais “ São um dos percursos do nível secundário de educação, caracterizado por uma forte ligação com o mundo profissional ”. Os cursos têm a duração de três anos e “ culminam com a apresentação de um projeto, designado por Prova de Aptidão Profissional (PAP), no qual demonstrarás as competências e saberes que desenvolveste ao longo da formação ” 1 . Também de acordo com o artigo 6º do Decreto-Lei nº 4/98 de 8 de janeiro, os cursos profissionais são cursos de nível secundário que atribuem diplomas equivalentes ao diploma do ensino secundário regular. De acordo com o artigo 7º - Organização dos cursos profissionais. 1 - Os cursos profissionais são organizados em módulos de duração variável, combináveis entre si, segundo níveis de escolaridade e de qualificação profissional progressivamente mais elevados. 2 - Os cursos profissionais têm a duração de três anos letivos, correspondentes a um mínimo de 2900 e um máximo de 3600 horas de formação. 1 Retirado do site oficial da ANQEP 6 3 - Os planos de estudo devem incluir: a) Componente de formação sócio-cultural, comum a todos os cursos; b) Componente de formação científica, comum a todos os cursos da mesma área de formação; c) Componentes de formação técnica, prática, artística e tecnológica, variáveis de curso para curso, cuja carga horária curricular não deve ultrapassar 50% do total estabelecido nos planos de estudo. 4 - Os cursos profissionais contêm obrigatoriamente um período de formação em contexto de trabalho diretamente ligado a atividades práticas no domínio profissional respetivo e em contacto com o tecido sócio- -económico envolvente, período que, sempre que possível, deve revestir a forma de estágio. 5 - Verificados os requisitos indicados nos números anteriores, bem como a adequação da oferta de formação à satisfação de necessidades formativas do tecido económico e social, os cursos profissionais, integrados em áreas de formação, são autorizados por portaria do Ministro da Educação, ouvido o Ministério para a Qualificação e o Emprego, de forma a garantir a articulação da formação com o sistema de certificação profissional e tendo em conta capacidade formativa existente na escola. 6 - Os módulos de formação previstos no n.o 1 são autorizados pelos serviços competentes do Ministério da Educação. Os cursos profissionais destinam-se a todos os jovens que tenham concluído o 9º ano de escolaridade. São uma vertente do Ensino Secundário que privilegia a formação prática com o objetivo de dotar os alunos com as competências necessárias para o exercício de uma profissão, na área do curso. Assim, o ensino profissional distingue-se pela sua articulação com as empresas através da criação de parcerias e protocolos para que os alunos possam realizar a Formação em Contexto de Trabalho (FCT) garantindo uma forte ligação ao mundo do trabalho. Os cursos profissionais também permitem o prosseguimento de estudos dos alunos. 7 2.1.2. Projetos interdisciplinares Os cursos profissionais valorizam o desenvolvimento de competências práticas que se evidenciam na realização dos projetos interdisciplinares. Os projetos interdisciplinares, consistem no desenvolvimento e aplicação dos saberes, atitudes e competências adquiridas durante o curso e que se mostram relevantes para o perfil de desempenho à saída do curso. Estes projetos apresentam como objetivos principais: promover a capacidade de diagnosticar, caracterizar, analisar e resolver situações diversificadas; exercitar técnicas de expressão oral e escrita; promover a autonomia, o trabalho em equipa, o sentido de responsabilidade, o profissionalismo e a produção de um produto. No quadro seguinte apresentamos um resumo dos domínios, dos objetivos específicos e das ações estratégicas necessários para a execução dos projetos interdisciplinares. Quadro 1 - Domínios, objetivos e ações estratégicas dos projetos interdisciplinares Domínios Objetivos Específicos Ações Estratégicas Criar, inovar, cooperar e pesquisar Usar problemas que fomentem o desenvolvimento do raciocínio lógico Conhecer as potencialidades de diferentes ferramentas digitais e equipamentos eletrónicos para apoio na criação dos projetos Selecionar os elementos que melhor se adequem à resolução de projetos Estimular a curiosidade pela investigação Privilegiar o trabalho colaborativo entre os alunos e orienta-los Permitir a diferenciação pedagógica dos alunos Os alunos deverão ser autónomos na manipulação dos equipamentos e programas utilizados no trabalho Desenvolver valores, atitudes e estratégias de resiliência Identificar o erro/falha; Corrigir os erros identificados Promover o trabalho colaborativo e a entreajuda entre o grupo ou grupos Promover procedimentos de segurança e responsabilidade Adotar as regras de segurança subjacentes ao uso dos equipamentos utilizados Promover a adoção dos procedimentos mais corretos Comunicar e divulgar os trabalhos Colocar os trabalhos em formato digital numa plataforma online (por exemplo Moodle) Realizar vídeos da montagem do projeto da sua programação e do funcionamento final No 12.º ano do curso Técnico de Gestão de Equipamentos Informáticos os alunos realizam o projeto relativo à PAP que possui uma natureza interdisciplinar e integradora das competências desenvolvidas ao longo do percurso escolar dos alunos. Os alunos são desafiados a desenvolver um projeto consubstanciado num produto final cuja apresentação e defesa é realizada perante um júri externo à Escola. A este projeto está inerente 8 desenvolver um relatório final de realização e apreciação crítica, demonstrativo de saberes e competências profissionais adquiridos ao longo do curso bem como uma apresentação oral. O desenvolvimento do projeto interdisciplinar inclui várias fases: numa primeira fase os alunos elaboram um relatório de anteprojeto onde planificam o trabalho que vão executar desde da escolha do tema, análise dos materiais e calendarização das tarefas necessárias à realização do trabalho no prazo definido. Numa segunda fase começam o desenvolvimento do trabalho desde a construção da estrutura física, montagem dos componentes e programação da plataforma Arduíno. Numa terceira fase executam os testes ao trabalho de forma a verificar que está tudo a funcionar como previsto. Também enquanto decorrem a segunda e a terceira fase os alunos elaboram o relatório final do projeto desenvolvido e preparam a apresentação oral da PAP. Este projeto é criado com o acompanhamento dos professores das disciplinas da área técnica do curso, nomeadamente, Comunicação de Dados, Eletrónica Fundamental, Instalação e Manutenção de Equipamentos Informáticos e Sistemas Digitais e Arquitetura de Computadores. 2.1.3. O curso Técnico de Gestão de Equipamentos Informáticos O curso profissional Técnico de Gestão de Equipamentos Informáticos tem como principal objetivo proceder ao diagnóstico, manutenção e/ou reparação de equipamentos informáticos, à instalação e configuração de sistemas operativos e à implementação e gestão de sistemas de rede, promovendo a segurança da mesma. De acordo com a Portaria nº 897/2005 de 26 de setembro (ANEXO: 1), foi criado “o curso profissional de Técnico de Gestão de Equipamentos Informáticos, visando a saída profissional de técnico de gestão de equipamentos informáticos”. O curso enquadra-se na família profissional de informática e integra-se na área de educação e formação de Ciências Informáticas. Os alunos deste curso apresentarão um perfil de desempenho à saída do curso de acordo com o seguinte: “O Técnico de Gestão de Equipamentos Informáticos é o profissional qualificado apto a instalar equipamentos e redes, bem como a fazer a sua manutenção e administração. Este profissional tem competências para realizar atividades de conceção, especificação, projeto, implementação, avaliação, suporte e manutenção de sistemas e de tecnologias de processamento e transmissão de dados e informações. 9 As atividades principais a desempenhar por este técnico são: montar, instalar e utilizar sistemas informáticos; planear e propor soluções informáticas; fazer o diagnóstico e a correção de falhas no funcionamento de sistemas informáticos; identificar e compreender o funcionamento e a relação entre os componentes dos computadores e seus periféricos; instalar e configurar computadores, isolados ou em rede, dispositivos, periféricos e programas informáticos; utilizar aplicativos e utilitários informáticos; selecionar e instalar programas de aplicação a partir da avaliação das necessidades do utilizador; planificar, executar e atualizar páginas interativas para a Internet; instalar, configurar e administrar sistemas operativos de rede e aplicações (clientes e servidoras) de comunicação de dados (e-mail, Internet, ftp, etc., ...); instalar, configurar e promover soluções de segurança informática (antivírus, firewall, backup, etc., ...); desenhar circuitos eletrónicos e conceber a montagem de circuitos impressos; dominar as técnicas de soldadura de componentes eletrónicos; conceber algoritmos em linguagens com intervenção direta sobre hardware e ou comunicação de dados; efetuar manutenção preventiva em sistemas informáticos instalados; executar ações de formação e de apoio técnico, bem como apoio pósvenda a clientes; posicionar-se criticamente frente às inovações tecnológicas na área de informática”. Saída Profissional - Técnico de Gestão de Equipamentos Informáticos Área de Formação - 481 - Ciências Informáticas Certificação Escolar e Profissional do Curso - O curso concede uma certificação escolar de nível secundário de educação e profissional de qualificação de nível 4. 16 Módulo relógio RTC – Real Time Clock (RTC) – relógio de tempo real de alta precisão. Fornece informações como segundos, minutos, dia, data, mês e ano. Sensor chama/fogo – pode ser utilizado para detetar fogo ou outra fonte de calor. Buzzer ativo/Buzzer passivo – O buzzer ativo tem incorporado o circuito oscilador que produz o som e só requer energia. O buzzer passivo é apenas um transdutor que converte energia de uma natureza para outra. Joystick – usado para controlar a direção de movimento. Display de 7 segmentos 1 dígito – display de 7 segmentos clássico na cor vermelha, muito utilizado em contadores e relógios. Breadboard 830 furos – placa com furos e conexões condutoras para montagem de circuitos elétricos. Módulo RGB – composto por terminais de ligação e um LED RGB (Red, Green, Blue) de 5mm. Recetor IR Infravermelhos – Infrared (IR), dispositivo que contém um chip microcontrolador, LED´s emissores de infravermelhos e um teclado acoplado. Barra conetores de 40 pinos – barra com 40 pinos fêmea para aplicação em sistemas microcontroladores. Conector para pilha de 9V – conector polarizado de 2 pinos. Cabos de ligação MM e MF – são fios que permitem fazer a ligação entre dispositivos. Circuito integrado 74HC595 – circuito geralmente usado no controlo de LEDs, display 7 segmentos, matriz de LEDs e teclados LDR célula fotoelétrica – o sensor de luz Light Dependent Resistor (LDR) varia conforme a intensidade da luz que incide sobre ele. Módulo DHT11 – Humidity temperature Sensor (DHT) mede a humidade e a temperatura do ar e envia essas informações para a placa microcontroladora. Matriz de Leds 8x8 – display que pode ser usado para criar diversas aplicações como jogos e efeitos visuais. 17 Motor Stepper 5V – motor elétrico que é usado quando é necessário posicionar algo ou rodar de um determinado ângulo. Sensor de Vibração – deteta pequenas ou grandes perturbações em objetos aos quais este dispositivo está conectado. Matriz de Botões 4x4 – permite a inserção de botões. Comando IR Infravermelhos – envia sinais infravermelhos codificados para a placa microcontroladora. Resistências – resistências de carbono com um fio de conexão soldado. Sensor de nível da água – utilizado para detetar o nível de líquidos ou sólidos granulados em projetos de controlo do nível de líquidos. Motor drive 2003 – driver de corrente que permite ao Arduíno controlar os motores. Sensor de temperatura LM35 – usado para detectar a temperatura do ar ambiente. Relé de 1 canal – placa de interface usada para acionar cargas de variadas tensões e correntes. Display 16x2 LCD – utilizado para fazer a conexão entre o microcontrolador e o display. Sensor de som – deteta o movimento de objetos. Módulo RFID – Radio Frequency Identification (RFID) é um sistema sem fios que armazena e recupera dados remotamente e de forma automática. 2.1.6. Aplicações para programação da plataforma Arduíno Para programarmos a plataforma Arduíno existem várias aplicações tais como Ardublockly, Scratch for Arduíno (S4A), Tinkercad , Arduíno IDE. No ensino secundário o mais utilizado é o Arduíno IDE (Integrated Development Environment ou Ambiente de Desenvolvimento Integrado) que tem como base a linguagem de programação C. Para podermos programar a plataforma Arduíno é necessário fazer em primeiro lugar o download do site oficial http://arduíno.cc e instalar o Arduíno IDE (compatível com Windows, Mac ou Linux). 18 Figura 6 - Página do Arduíno IDE (retirado do original em https://www.Arduíno.cc/en/Main/Software) Após a instalação do software abrimos a interface do IDE para programar. Para começar um programa utilizamos a estrutura básica do Arduíno IDE, que é composta por dois blocos: setup() – serve para configurar as opções iniciais do programa tais como os valores de uma variável, se uma porta será utilizada como entrada ou saída entre outras. Esta função é executada quando o Arduíno é ligado. loop() – com esta função repete-se uma estrutura de comandos de forma contínua ou até que algum comando de “parar” seja enviado à Arduíno. Esta função entra em execução logo após a função setup. Figura 7 - Interface do software Arduíno IDE (retirado do original em https://www.Arduíno.cc/en/Main/Software) 19 2.1.7. Projetos que se podem realizar com a plataforma Arduíno Com a plataforma Arduíno podemos criar infinitos tipos de projetos de acordo com as nossas necessidades e pretensões. Por exemplo, se estamos no início da sua utilização devemos começar pelos projetos mais simples para que os alunos tenham um contacto mais básico com a plataforma Arduíno onde criam projetos tais como: Interruptor de Luz, Simulador de Semáforos, Sensor de Luz Ambiente para avançarem posteriormente para projetos mais complexos como por exemplo Vu-Meter Controlado por Bluetooth , Casa com Domótica, Carro Robô. Apresentamos, na imagem seguinte alguns exemplos de trabalhos realizados com a plataforma Arduíno tais como: Drone, Carro comandado, Casa com Domótica, Cubo de Leds, Arpa Laser e Robô. Figura 8 - Projetos construídos com a plataforma Arduíno (Retirado do original em http://www.anpri.pt/course/ArdRobotic) Também apresentamos nas imagens seguintes um projeto designado “Braço Robótico” que foi totalmente criado com impressão 3D por dois alunos do 12.º ano no ano letivo 2018/2019: Figura 9 - Braço Robótico 20 2.2. Revisão Sistemática de Literatura De acordo com Dickson, Cherry e Boland (2014) uma revisão sistemática é uma revisão de literatura que é concebida para localizar, avaliar e sintetizar as melhores evidências disponíveis relativas a uma determinada questão de revisão, constituída por 8 passos: 1.º Passo - Realizar pesquisas bibliográficas prévias, identificar a questão de revisão e escrever o protocolo - no primeiro passo, realizam-se pesquisas, no sentido de identificar a literatura existente, com o objetivo de definir a questão de revisão e os critérios de inclusão e exclusão. Passamos depois à elaboração do protocolo, que consiste num plano escrito, que permite definir a questão de revisão. 2.º Passo - Pesquisa de literatura - neste passo identificam-se os artigos, usando as bases de dados bibliográficas selecionadas. 3.º Passo - Triagem de títulos e resumos - nesta etapa, são lidos os títulos e resumos dos estudos selecionados nas pesquisas e excluem-se aqueles que não são relevantes para a questão de revisão. 4.º Passo - Obtenção do texto completo - esta fase implica obter os textos completos dos estudos selecionados. 5.º Passo - Seleção dos textos - nesta fase aplicam-se os critérios de inclusão, sendo excluídos os que não se encontram dentro dos critérios definidos. 6.º Passo - Extração de dados - nesta fase, identificam-se os dados, que serão compilados em tabelas. 7.º Passo - Análise e síntese – neste passo serão analisados e sintetizados os dados resultantes da fase anterior. 8.º Passo - Escrever e editar - na última fase, escrevem-se os métodos e resultados, e apresentam-se as conclusões resultantes da análise. De seguida iniciamos a operacionalização dos 8 passos: 1.º Passo - Realizar pesquisas bibliográficas prévias, identificar a questão de revisão e escrever o protocolo - para esta revisão sistemática decidimos analisar, sintetizar e apresentar alguns textos constantes na literatura existente sobre a utilização da plataforma Arduíno na construção de projetos interdisciplinares. Tivemos como objetivo avaliar que tipo de 21 dados e informações cientificamente validados foram já estudados e estão disponíveis numa determinada base de dados. No que diz respeito ao primeiro passo, consideramos que o desenvolvimento da questão de revisão é muito importante para se proceder a uma revisão de literatura. Esta deve ser “clara, bem definida, apropriada e relevante para os resultados” (Dickson, Cherry e Boland, 2014). Assim, segundo os autores, para desenhar a questão de revisão deve seguir-se um esquema baseado em 6 etapas: 1. identificar uma área de interesse; 2. realizar pesquisas bibliográficas preliminares ou early scooping ; 3. redefinir ou redesenhar a direção pretendida; 4. finalizar a questão de revisão e desenvolver critérios de inclusão e de exclusão; 5. consultar pares ou especialistas na área; 6. desenvolver um protocolo de revisão. Começamos a primeira etapa da nossa pesquisa com as seguintes palavras-chave que consideramos relevantes: Arduíno, projetos interdisciplinares, programação e eletrónica. Decidimos utilizar as palavras-chave de forma combinatória de modo a encontrar resultados relevantes para a pesquisa através dos operadores booleanos “AND” e “OR”, de forma a garantir que um artigo obtido numa pesquisa tenha de incluir os dois termos envolvidos. Com estas palavras-chave foi construída a sequência preliminar de pesquisa sistemática seguinte: I. Arduíno AND Projetos interdisciplinares II. Arduíno AND Programação III. Arduíno AND Eletrónica IV. Projetos interdisciplinares AND Programação V. Projetos interdisciplinares AND Eletrónica VI. Programação AND Eletrónica De seguida passamos para a segunda etapa. Ao começarmos as pesquisas iniciais - early scooping - verificamos que seria necessário encontrar sinónimos das palavras-chave por nós 22 definidas de forma a tornar a pesquisa o mais ampla possível. Por isso, foram elaboradas, por sucessivas etapas, as seguintes listas de palavras: Quadro 3 - Lista de palavras (early scooping) 1º SCOOP 2º SCOOP Arduíno Arduíno Plataforma Arduíno Placa Arduíno Arduíno platform Arduíno board Microcontrolador Arduíno Arduíno Microcontroller Projetos Projetos Projetos interdisciplinares Projects Interdisciplinay projects Prova de Aptidão Profissional Professional Aptitude Test Programação Programação Código Programming Programming languages Code Aplicação Arduíno IDE IDE Arduíno application Eletrónica Eletrónica Componentes eletrónicos Electronics Electronics components Equipamentos Equipment Por conseguinte, definimos as nossas palavras-chave para pesquisa nas bases de dados: (1) (“Arduíno” OU “Plataforma Arduíno” OU “Placa Arduíno” OU “Microcontrolador Arduíno”) (2) (“Projetos” OU “Projetos interdisciplinares” OU “Prova de Aptidão Profissional”) (3) (“Programação” OU “Código” OU “Software” OU “Aplicação Arduíno IDE”) (4) (“Eletrónica” OU “Componentes Eletrónicos” OU “Hardware” OU “Equipamentos”) (5) 1 E 2 E 3 (6) 1 E 2 E 3 E 4 Seguidamente, definimos a questão de revisão: “Quais os resultados da utilização da plataforma Arduíno na construção de projetos interdisciplinares? 23 2.2.1. Base de Dados RCAAP Os Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) facilitaram o acesso aberto ao conhecimento científico de instituições do sistema científico e do ensino superior português e brasileiro. Após diversas pesquisas, não conseguimos encontrar estudos que mencionassem a palavrachave “projetos interdisciplinares”. Assim, não tendo encontrado resultados na base de dados RCAAP em que uma das palavras-chave fosse projetos interdisciplinares optamos por considerar apenas a palavra-chave projetos sendo reformulada a questão de revisão: “Quais os resultados da utilização da plataforma Arduíno na construção de projetos? Consultámos a base de dados RCAAP tendo obtido os seguintes resultados: Tabela 2 - Resultados das pesquisas preliminares (RCAAP) 1E2 1E3 1E4 2E3 2E4 3E4 1E3E4 1E2E3E4 TOTAL RCAAP 0 7 5 39 14 8 1 0 74 Após as pesquisas preliminares na base de dados RCAAP obtivemos um total de 74 documentos. Nesta base de dados não conseguimos encontrar de forma combinatória as palavras-chave - Arduíno E projetos - por isso decidimos alterar a nossa pesquisa para a base de dados B-ON, a qual suportou o nosso estudo. 2.2.2. Base de Dados B-ON A base de dados Biblioteca do Conhecimento Online (B-ON) possibilitou o acesso a publicações científicas de instituições de investigação e do ensino superior. Tendo em conta a alteração da nossa base de dados decidimos utilizar as palavras-chave de forma combinatória de modo a garantir resultados relevantes para a pesquisa através dos operadores booleanos “AND” e “OR”. Com estas palavras-chave foi construída a sequência preliminar de pesquisa sistemática seguinte: i. Arduíno AND Interdisciplinary Projects ii. Arduíno AND Programming 24 iii. Arduíno AND Electronics iv. Interdisciplinary Projects AND Programming v. Interdisciplinary Projects AND Electronics vi. Programming AND Electronics De seguida passamos para a segunda etapa de pesquisa na base de dados B-ON. Tal como referido anteriormente, foi necessário encontrarmos sinónimos das palavras-chave para a nossa pesquisa. Assim, definimos as nossas palavras-chave para pesquisa na base de dados B-ON: (1) (“Arduíno” OR “Arduíno Platafom” OR “Arduíno Board” OR “Arduíno Microcontroller”) (2) (“Projects” OR “Interdisciplinary Projects” OR “Profissional Aptitude Test”) (3) (“Programming” OR “Code” OR “Programming Languages” OR “IDE Arduíno Application”) (4) (“Electronics” OR “Electronics Components” OR “Equipment”) (5) 1 AND 2 AND 3 (6) 1 AND 2 AND 4 (7) 1 AND 2 AND 3 AND 4 Depois de realizarmos diversas pesquisas, não encontramos estudos que incluíssem a palavrachave “Interdisciplinary projects”. Assim, optamos por considerar apenas a palavra-chave projects sendo reformulada a questão de revisão: “Quais os resultados da utilização da plataforma Arduíno na construção de projetos? Após as pesquisas preliminares na base de dados B-ON, obtivemos os seguintes resultados: Tabela 3 - Resultados das pesquisas preliminares (B-ON) 1AND2 1AND3 1AND4 1AND2AND3 1AND2AND4 1AND2AND3AND4 ALL B-ON 189 193 202 102 164 148 998 Constatamos a existência de 998 documentos sem qualquer tipo de critério de inclusão ou de exclusão. Após a obtenção destes resultados definimos os seguintes critérios de inclusão e de exclusão: 25 Quadro 4 - Critérios de inclusão e exclusão (preliminares) CRITÉRIOS DE INCLUSÃO CRITÉRIOS DE EXCLUSÃO Incluir artigos que contenham no título a palavra-chave “Arduíno” Excluir artigos repetidos Revisão por pares Excluir artigos que não apresentam resumo e/ou palavra-chave Artigos desde 2000 Excluir artigos através da análise dos títulos Acesso ao texto integral Excluir artigos pela análise dos resumos dos artigos (com exclusão dos não pertinentes com a temática do estudo) Após a definição dos critérios de inclusão e exclusão, tal como referem Cherry e Dickson (2014), consultamos um especialista na área 3 , que sugeriu, uma vez que o volume de dados a analisar era elevado, alterar os critérios de inclusão no referente à data. A nossa opção foi selecionar artigos a partir de 2012. Assim, procedemos à alteração dos critérios de inclusão e de exclusão que aplicamos na pesquisa de acordo com a tabela seguinte: Quadro 5 - Critérios de inclusão e exclusão (definitivos) CRITÉRIOS DE INCLUSÃO CRITÉRIOS DE EXCLUSÃO Artigos que contenham no título a palavra-chave “Arduíno” Excluir artigos repetidos Revisão por pares Excluir artigos que não apresentam resumo e/ou palavra-chave Artigos desde 2012 Excluir artigos através da análise dos títulos Acesso ao texto integral Excluir artigos pela análise dos resumos dos artigos (com exclusão dos não pertinentes com a temática do estudo) Consequentemente construímos a sequência definitiva da nossa pesquisa sistemática: Para a base de dados B-ON definimos como palavras-chave das nossas pesquisas: i. Arduíno AND Projects ii. Arduíno AND Programming iii. Arduíno AND Electronics (1) Arduíno” OR “Arduíno Platafom” OR “Arduíno Board” OR “Arduíno Microcontroller”) (2) (“Projects” OR “Profissional Aptitude Test”) (3) (“Programming” OR “Code” OR “ Software” OR “IDE Arduíno Application”) (4) (“Electronics” OR “Electronics Components” OR “ Hardware ” OR “Equipment”) 3 No caso o orientador do projeto de dissertação 32 de Física e apresentam duas atividades sendo uma delas a construção de pequenas estações meteorológicas, baseadas na placa Arduíno. Quadro 10 - Perceções sobre as áreas do ensino em que a plataforma Arduíno é usada (evidências) Nº EVIDÊNCIAS 3 First exposure to Arduíno through peer-coaching: Impact on students attitudes towards programming “we report the work that jeKnowledge (Júnior Empresa da Faculdade de Ciências e Tecnologias da Universidade de Coimbra), a student-led initiative, has done in the ‘jeKnowledge academy’ courses to actively engage Portuguese high-school students in STEM education through hands-on projects based on the low-cost Arduíno platform”. 7 Teaching programming using dedicated Arduíno Educational Board “A dedicated Arduíno board along with customapplication programming interface (API) was introduced into programmingclasses with a view to strengthen students’engagement and improving theattractiveness of the course. The students were presented with basicfunctionalities of the board, which gave them a possibility to accomplish theirown projects—typically video games—without any background in electronics”. 6 PyBoKids: An Innovative Python-Based Educational Framework Using Real and Simulated Arduíno Robots “It is based on the Python programming language and robots using an Arduíno microprocessor. It includes a software infrastructure and a collection of practical exercises directed at pre-university students. The software infrastructure provides support for real and simulated robots. Moreover, we describe a pilot teaching project based on this framework , which was used by more than 2000 real students over the last two years” 5 Investigação do fenômeno ilha de calor urbana através da utilização da placa Arduíno e de um sítio oficial de meteorologia “Estudos de fenómenos relacionados ao clima geralmente são ótimas oportunidades para se contextualizar o ensino de Física, principalmente a Física Térmica”. 6.2.1.2. Perceções sobre a utilização da plataforma Arduíno na aprendizagem dos alunos Martín-Ramos et al. (2017) salientam que as pesquisas pré e pós indicaram um aumento geral na escala Likert para todas as construções relacionadas com a programação após a introdução do Curso Arduíno. Uma escala Likert é um tipo de escala de opinião usada habitualmente em questionários. Ao responderem a um questionário baseado nesta escala, os respondentes especificam o seu nível de concordância com uma afirmação. Os alunos revelaram valores elevados de confiança em termos da sua própria capacidade de aprender habilidades de computação; um aumento no interesse em computação; que perceberam a utilidade de aprender computação, associando-o a maiores oportunidades de conseguir um bom emprego. Quanto à aprendizagem por pares os autores verificaram que os alunos mais jovens ficaram mais ansiosos por ser menos formal, porém mais entusiasmados do que os seus colegas mais velhos. 33 Vega e Canas (2019) referem que nas pesquisas com os alunos à questão de saber se foi fácil aprender, mais de 54% dos alunos deram notas de 8 a 10, enquanto pouco menos de 26% deu notas de 5 a 7. Tendo em conta que o nível inicial era muito alto, baixo ou zero, e que os objetivos da proposta educacional eram bastante ambiciosos, os resultados são mais do que positivos: a estrutura foi fácil de aprender. Mais de 70% relataram achar a robótica muito interessante (com pontuação entre 8 e 10). Os materiais recebidos, os slides manuais do PyBoKids usados em cada sessão e a breve introdução ao tópico dessa sessão foi classificada em 8 a 10 por mais de 60%, enquanto um pouco menos de 40% dos alunos avaliados entre 5 e 7. Mais de 70% consideraram as atividades práticas realizadas, muito interessante (8-10). Os resultados foram satisfatórios. De acordo com Perenc et al. (2019), de forma a verificarem a opinião dos alunos sobre os cursos com Arduíno, foram aplicados questionários a três grupos de alunos: 203 alunos do primeiro ano, 123 alunos do segundo ano e 21 alunos do terceiro ano do curso de Ciências Informáticas com questões semelhantes de forma a avaliar a perceção geral dos Cursos com Arduíno. Os resultados obtidos nos questionários indicam que a abordagem assumida trouxe um resultado bastante positivo. Os alunos conseguiram ver resultados tangíveis do seu trabalho e tinham maior motivação para aprender. Quadro 11 - Perceções sobre a utilização da plataforma Arduíno na aprendizagem dos alunos (evidências) Nº EVIDÊNCIAS 3 First exposure to Arduíno through peer-coaching: Impact on students attitudes towards programming “The pre and post surveys indicated an overall increase in the Likert scale for all the programmingrelated constructs after the introductory Arduíno course: high confidence values were obtained for all populations in terms of their own ability to learn computing skills; there was an increase in their interest in computing; they entirely agreed that women are as capable as men to excel in programming courses and careers that involve programming; they increased their awareness of the usefulness of learning computing, associating it to higher chances of getting a good job; and a good social acceptance of people who are skilled at programming, far from the ‘nerd’ stereotype, was reflected”. 7 Teaching programming using dedicated Arduíno Educational Board “The results obtained from the questionnaires indicate that the assumed approach brought quite a positive outcome. The students liked the classes and would like to continue studying similar courses. The use of additional equipment—Arduíno‐based Educational Board and Mobile Platforms—raised interest in the subject and facilitated more understanding of the taught material. The students that were able to see tangible results of their work had greater motivation to learn”. 6 PyBoKids: An Innovative Python-Based Educational Framework Using Real and Simulated Arduíno Robots “Student Surveys: On the question of whether it was easy to learn, more than 54% of students gave scores of 8–10, while a little fewer than 26% gave scores of 5–7. Taking into account that their initial level was very low or zero, and that the objectives of the educational proposal were quite ambitious, the results are more than positive: the framework was easy to learn. More than 70% reported finding robotics very interesting (scoring between 8–10)”. 34 6.2.1.3. Atuação dos professores na utilização da plataforma Arduíno na aprendizagem dos alunos Vega e Canas (2019), referem que o corpo docente deve estar disposto a mudar paradigmas clássicos de aprendizagem e também as instituições educacionais deverão desenvolver propostas educacionais nesse sentido. Os autores Perenc et al. (2019), relataram que o professor preparava documentação de apoio amigável a qual permitia aos alunos uma maior autonomia para procurar fontes de informação como páginas online . Assim, o professor ficaria mais disponível para os alunos que apresentavam mais dificuldades na programação da plataforma Arduíno. Salientaram, ainda, que a receção positiva dos alunos incentivou os professores a propor aulas de “Introdução à programação” para todos os alunos. Quadro 12 - Atuação dos professores na utilização da plataforma Arduíno na aprendizagem dos alunos (evidências) Nº EVIDÊNCIAS 6 PyBoKids: An Innovative Python-Based Educational Framework Using Real and Simulated Arduíno Robots “On the one hand, teaching staff must be willing and/or prepared to change the classic teaching– learning paradigms, while on the other, educational institutions have to refine and develop more solid, validated educational proposals. Based on this analysis and our experience in Spanish schools, an educational proposal on how to introduce robotics into pre-university education has been designed and presented”. 7 Teaching programming using dedicated Arduíno Educational Board “In addition, an interesting observation about a teacher’s workload was made apparent during the classes: a properly prepared activity with readable handouts and friendly documentation allowed students to quickly process information and search for other sources of knowledge such as, for example, books or online pages, almost without absorbing the teacher. Meantime, the teacher could work with the students that had difficulty embracing the new platform and reaching the final goal. The positive reception of the proposed teaching aids has encouraged the authors to introduce the educational board into programming for all students that attend any form o “Introduction to Programming” classes.” 6.2.2. Perceções sobre a utilização da plataforma Arduíno na construção de projetos 6.2.2.1. Vantagens da utilização da plataforma Arduíno na construção de projetos Os autores Teikari, Najjar, Malkki, Knoblauch, Dumortier, Gronfier e Cooper (2012) referem que para criarem o projeto “An inexpensive Arduíno-based LED stimulator system for vision research” utilizaram a plataforma Arduíno por ser de fácil uso, ter baixo custo, ter código aberto e complexidade reduzida o que permitiu que os utilizadores finais do sistema pudessem utilizá-lo sem terem muitos conhecimentos de eletrónica. 35 Também, Ali, Zanzinger, Debose e Stephens (2016), mencionam que utilizaram a plataforma Arduíno por ser de código aberto e de baixo custo. Os autores, Montironi, Qian e Cheng (2017) consideram que a utilização das placas de prototipagem baseadas em microcontroladores aumentou de forma considerável nas aplicações de engenharia e de ciências referindo como vantagens as pequenas dimensões, o baixo consumo de energia e a sua capacidade de controlar hardware . Salientam ainda, que a plataforma Arduíno e o ambiente de programação Arduíno IDE provaram ser ferramentas muito úteis para implementar projetos em diferentes níveis de complexidade e que a quantidade de tutoriais disponíveis tornaram a placa Arduíno uma ferramenta desejável para a introdução de mecatrónica e programação. Quadro 13 - Vantagens da utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos (evidências) Nº EVIDÊNCIAS 1 An inexpensive Arduíno -based LED stimulator system for vision research “We present an inexpensive but effective visual stimulator based on light emitting diodes (LEDs) and open-source Arduíno microcontroller prototyping platform. The main design goal of our system was to use off-theshelf and open-source components as much as possible, and to reduce design complexity allowing use of the system to end-users without advanced electronics skills” 2 Open source building science sensors (osbss): a low-cost arduíno -based platform for long-term indoor environmental datacollection “Here we describe the open source building science sensors (osbss) project, which we created to design and develop a suite of inexpensive, open source devices based on the Arduíno platform for measuring and recording long-term indoor environmental and building operational data” 4 Development and application of the Ch Arduíno toolkit for teaching how to program Arduíno boards through the C_C++ interpreter Ch “Thanks to their small dimensions, low power consumption, and their ability to control hardware , microcontrollers have made physical computing a fundamental component of many engineering applications. In this context, the Arduíno board and IDE have proven very useful tools for implementing projects at different levels of complexity” “In particular, the user-friendly hardware layout and the vast amount of available tutorials have made the Arduíno board a desirable tool for introducing mechatronics and programming concepts to absolute beginners” 36 7.º Análise e síntese Segundo Cherry (2014), o objetivo da análise e síntese é apresentar uma perspetiva crítica dos dados recolhidos tendo em conta a questão de revisão estabelecida. Assim, os dados recolhidos na nossa revisão sistemática de literatura foram compilados em duas categorias: Perceções sobre a utilização da plataforma Arduíno no ensino e Perceções sobre a utilização da plataforma Arduíno na construção de projetos. 7.1. Perceções sobre a utilização da plataforma Arduíno no ensino Nesta primeira categoria criamos três subcategorias que se referem às perceções sobre a utilização da plataforma Arduíno no ensino. A primeira subcategoria refere-se às perceções sobre as áreas do ensino em que a plataforma Arduíno é usada. Os autores Martín-Ramos et al. (2017), referem que o trabalho desenvolvido na Academia jeKnowledge tem como objetivo envolver os estudantes na educação das STEAM através de projetos práticos baseados na plataforma Arduíno. Vega e Canas (2019), mencionam que a robótica está a ser aplicada como uma disciplina específica e também como uma ferramenta para criar conhecimentos nas áreas das (STEM). Perenc et al. (2019), referem que inseriram nas suas aulas a plataforma Arduíno bem como a sua programação com o objetivo de envolver os alunos na criação dos seus próprios projetos. Santos et al. (2017), apresentam duas atividades sendo uma delas a construção de pequenas estações meteorológicas, baseadas na placa Arduíno para contextualizar o ensino da Física. A segunda subcategoria diz respeito às perceções sobre a utilização da plataforma Arduíno na aprendizagem dos alunos. Os autores Martín-Ramos et al. (2017), salientam que após a utilização de construções relacionadas com a programação na introdução do Curso Arduíno os alunos revelaram valores elevados de confiança na capacidade de aprender, nas habilidades de computação e manifestaram um aumento no interesse em computação. Também, Vega e Canas (2019) relatam que os alunos ao desenvolver plataformas robóticas 37 baseadas na plataforma Arduíno e na programação Python afirmaram a robótica muito interessante, que foi fácil de aprender e consideraram as atividades práticas realizadas muito interessantes. Perenc et al. (2019), apresentam que os cursos que utilizavam a plataforma Arduíno aumentaram o interesse no assunto e facilitou uma maior compreensão das aprendizagens. Também referiram que os alunos conseguiram ver resultados tangíveis os quais aumentavam a sua motivação para aprender. A terceira subcategoria por nós definida foi a atuação dos professores na utilização da plataforma Arduíno na aprendizagem dos alunos. Vega e Canas (2019), afirmam que os professores devem estar preparados para mudar paradigmas clássicos de ensino e de aprendizagem, mas também as instituições educacionais precisam de refinar e desenvolver propostas educacionais mais sólidas e validadas. Os autores Perenc et al. (2019), relatam que o professor durante as aulas em que utilizavam a plataforma Arduíno e realizavam a programação da mesma, apresentavam as atividades preparadas com documentação de apoio amigável as quais permitiram aos alunos uma maior autonomia para procurar fontes de informação como páginas online para que o professor pudesse trabalhar com os alunos que tinham mais dificuldade na programação da plataforma Arduíno. 7.2. Perceções sobre a utilização da plataforma Arduíno na construção de projetos Na segunda categoria criamos uma subcategoria que se refere às vantagens da utilização da plataforma Arduíno na construção de projetos. De acordo com Teikari et al. (2012), o uso da plataforma Arduíno deve-se à facilidade do seu uso, de ter baixo custo, ter código aberto e um grau de complexidade reduzido. Também, Ali et al. (2016) especificam que utilizaram a plataforma Arduíno por ser de código aberto e de baixo custo. Os autores, Montironi et al. (2017) referem como vantagens dos microcontroladores as pequenas dimensões, o baixo consumo de energia e a sua capacidade de controlar hardware . 38 Também relatam que a plataforma Arduíno e o ambiente de programação Arduíno IDE provaram ser ferramentas muito úteis para implementar projetos com diferentes níveis de complexidade. 8.º Conclusão da revisão sistemática A nossa revisão sistemática de literatura tinha como objetivo encontrar literatura que respondesse à nossa questão de revisão. Numa primeira fase pesquisamos na base de dados RCAAP mas não conseguimos encontrar literatura encontrada que suportasse de forma combinatória as palavras-chave Arduíno e projetos. Assim, optamos por mudar para a base de dados B-ON. Após termos definido a nossa questão de revisão e as palavras-chave adequadas ao estudo, definimos os critérios de inclusão e exclusão e construímos o nosso protocolo de revisão. Encontramos na primeira pesquisa, sem qualquer critério de inclusão, 998 artigos. Ficaram para análise 38 artigos que cumpriam os critérios de inclusão: conter no título do artigo a palavra “Arduíno”, revisão por pares, texto integral disponível para consulta e publicados após 2012. Posteriormente, aplicámos os critérios de exclusão definidos: excluir artigos repetidos; excluir artigos através da análise dos títulos; excluir artigos que não apresentam resumo e/ou palavrachave; excluir artigos pela análise dos resumos. Restaram 7 artigos que cumpriam todos os critérios e foi sobre eles que incidiu a nossa análise. Após esta análise pudemos concluir que a utilização da plataforma Arduíno é fundamental na construção dos projetos e consequentemente na aprendizagem dos alunos uma vez que os alunos demonstraram maior interesse pelas atividades práticas, considerando-as interessantes e revelaram que a aprendizagem também tinha sido mais fácil. Quanto aos professores é proposta uma mudança do paradigma da aprendizagem de forma a desenvolverem atividades mais práticas e acompanharem de forma mais individualizada os alunos que têm mais dificuldades na eletrónica e na programação. Para os alunos que revelam maior autonomia sugeriu-se que os professores apresentem desafios relativos à criação de projetos podendo os alunos consultar informação relativa a projetos de níveis diferentes de complexidade em diversos sites da Internet onde poderão tirar ideias e criarem os seus próprios projetos. No que diz respeito às vantagens da plataforma Arduíno foram mencionadas o baixo 39 custo, a facilidade de utilização, a programação de código aberto e o grau de complexidade da programação da plataforma Arduíno ser relativamente baixo. 8.1. Limitações da revisão sistemática Uma revisão sistemática, sendo uma pesquisa de estudos sobre uma determinada questão de revisão específica, segue um conjunto criterioso e sequencial de fases definidas a priori. Tem o intuito de se realizar uma revisão crítica e abrangente de estudos publicados e acessíveis online . No entanto, e devido aos critérios de inclusão e de exclusão por nós definidos, os mesmos poderão ter eliminado textos que podiam, eventualmente, ter relevância para o nosso estudo. Acresce a subjetividade do investigador na interpretação de títulos e resumos, pois alguns artigos apresentam títulos e resumos pouco claros, dificultando a aplicação dos critérios definidos para a revisão sistemática. O nosso propósito inicial baseava-se em analisar estudos referentes à utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares nos cursos profissionais, pois são esses os projetos do nosso estudo. Numa primeira fase de pesquisa não conseguiamos encontrar estudos referentes a “projetos interdisciplinares”. Realizamos pesquisas de estudos que se focassem nos cursos profissionais, mas apenas encontramos registos em que apresentavam como público-alvo alunos do ensino secundário e alunos do ensino universitário. Assim, não tendo encontrado resultados nas bases de dados consultadas em que uma das palavras-chave fosse “projetos interdisciplinares” optamos por considerar apenas a palavra-chave “projetos” sendo reformulada a questão de revisão. 40 41 3. Metodologia 3.1. Opção metodológica Segundo Denzin e Lincoln (1994, p. 105), citados por Coutinho (2018, p. 328), “a investigação qualitativa utiliza uma multiplicadade de métodos de forma naturalista e interpretativa (…) utiliza uma variedade de casos empíricos – estudo de caso, experiência pessoal, entrevista (…) que descrevem rotinas e significados nas vidas dos sujeitos”. Segundo Coutinho (2018), a característica que permite identificar a investigação qualitativa é a sua não linearidade em oposição à linearidade. Assim, na investigação qualitativa existe interatividade entre todas as fases do processo de pesquisa da investigação, nomeadamente, problema, recolha de dados, hipótese e constituição da amostra que gera um modelo de investigação cuja característica principal é a circularidade. Tendo em conta o nosso problema em estudo, os objetivos que pretendíamos alcançar e o limite de tempo para a realização da investigação, fizemos um estudo de natureza qualitativa e descritiva, com um design de estudo de caso. No estudo de caso utilizamos uma metodologia que tem uma dimensão qualitativa porque fizemos a recolha de dados obtidos pela realização de entrevistas coletivas do tipo focus group aos alunos e aos professores. Esta abordagem permitiu obter evidências da utilização da plataforma Arduíno. O estudo de caso, segundo Yin (2001), é uma pesquisa empírica que investiga um fenómeno atual dentro de seu contexto de vida real, principalmente quando não estão bem definidos os limites entre o fenómeno e o contexto. Também apresenta as três condições relevantes que justificam a utilização do estudo de caso como a estratégia mais adequada, nomeadamente, forma e questão de pesquisa com a possibilidade de responder às questões do tipo “como?” e “por que?” e ainda permite focar a pesquisa em assuntos atuais. Segundo Yin (2001, p. 105) “As evidências para um estudo de caso podem vir de seis fontes distintas: documentos, registros em arquivo, entrevistas, observação direta, observação participante e artefactos físicos”. A utilização destas fontes, em particular, requer procedimentos metodológicos diferentes, no entanto existem alguns princípios que são essenciais para a recolha de dados na realização dos estudos de caso. 48 saber se os dados obtidos “refletem” ou “traduzem” a realidade: “Quão congruentes estão os dados com a realidade? Captam o que está lá mesmo? Os investigadores estão a observar ou a medir aquilo que pensam que estão a medir?” (Merrian, 1998, citado por Coutinho, 2018, p. 131). Quanto à validade dos instrumentos de recolha de dados, foram realizados inicialmente dois focus group do tipo brainstorming , como proposto por Krueger e Casey (2015), apenas para validar as questões e o guião da entrevista. Os professores e o alunos que participaram nestas sessões de brainstorming pertencem à escola, mas não às turmas dos públicos finais. São, no entanto, públicos com características semelhantes. Este primeiro passo teve como objetivo validar as questões dos dois guiãos das entrevistas finais. Deste passo resultaram sugestões que foram tidas em consideração quando posteriormente se aplicaram os focus group finais. No que concerne aos inquéritos por entrevista coletiva do tipo focus group foram realizadas 4 entrevistas focus group sendo duas do tipo focus group brainstorming e as outras duas do tipo focus group final. Os focus group do tipo brainstorming consistiram na realização de entrevistas aplicadas a um conjunto de professores e alunos e tinham como objetivo discutir, criar e validar as questões que foram aplicadas no focus group final. Nos focus group com os professores estiveram presentes 4 professores pois os cursos profissionais apresentam 4 disciplinas da área técnica. Quanto aos alunos no focus group do tipo brainstorming estiveram presentes 4 alunos e no focus group final 7 alunos. O focus group do tipo brainstorming apresenta as características demonstradas na imagem seguinte: 49 Figura 11 - Focus group Questioning Route process (adaptatdo de Krueger & Casey, 2015) O que na investigação quantitativa é conseguido usando critérios de validade e fiabilidade, no paradigma qualitativo faz-se procurando a “confiabilidade” (Coutinho, 2018). Neste estudo, foi nossa preocupação adotar procedimentos de forma a que os resultados obtidos fossem confiáveis e refletissem a realidade apresentada por todos os participantes no estudo. Uma forma de garantir a confiabilidade é através da “credibilidade”, termo paralelo ao de “validade interna” de um estudo quantitativo. Credibilidade diz respeito ao quanto as nossas interpretações reproduzem os pontos de vista dos participantes. Uma das formas de garantir a credibilidade designa-se por “revisão pelos participantes” - member checks -, que consiste em devolver aos participantes do estudo os resultados da análise de conteúdo para que estes se 50 pronunciem e confirmem (ou não) se as interpretações do investigador refletem o que queriam dizer. Foi isso mesmo o que fizemos. Após a transcrição e análise de conteúdo dos focus group , foram enviados os resultados da análise dos dados aos professores e aos alunos, solicitando a sua validação e/ou comentário crítico. Também a «Grelha de Observação» foi validade numa sessão que foi realizada numa aula assistida numa turma diferente aquela do nosso estudo. Por fim, dizer que reconhecemos que pelo facto dos participantes serem alunos da investigadora poderia existir algum grau de contaminação dos dados, razão porque tivemos a preocupação na recolha dos dados e na análise dos mesmos de sermos o mais rigorosos possível. 3.9. Questões éticas Durante a realização deste trabalho tivemos sempre presente princípios éticos quanto à proteção dos participantes na investigação e das instituições presentes. Foi nossa preocupação cumprir com o Regulamento Geral sobre a Proteção de Dados (RGPD) (UE) 2016/679 que visa regimentar a privacidade e proteção de dados pessoais dos indivíduos da União Europeia. No que diz respeito aos participantes, tivemos o cuidado de assegurar o conhecimento prévio de todos os termos relativos à sua participação. Foram informados sobre a natureza do estudo, os objetivos, os instrumentos a utilizar na recolha de dados e o tempo previsto para a realização da recolha de dados. Quanto à divulgação dos resultados, todos os participantes foram informados sobre os resultados da investigação e da forma como seriam utilizados. No que concerne ao facto da investigadora combinar o papel de professora da turma em estudo estivemos sempre cientes dos constrangimentos de investigar sobre um projeto do qual fazemos parte ativa, pelo que foi nosso cuidado não emitir opiniões pessoais. No entanto, era do nosso interesse elaborar um estudo que nos desse dados sobre a utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares dos quais a investigadora é coordenadora. Assim, foi nossa preocupação respeitar o direito de privacidade, discrição e anonimato de todos os participantes certificando-os que os dados fornecidos eram totalmente confidenciais e pedindo autorização para a gravação das entrevistas apenas em áudio, de forma a proteger a imagem na recolha dos dados. Assim aos professores do focus group brainstorming foram denominados por P1, P2, P3, P4 e os professores do focus group final de P5, P6, P7, P8. Também os alunos do focus group brainstorming foram designados por A1, A2, A3, A4 e os alunos do focus group 51 final de AF1, AF2, AF3, AF4, AF5 e AF6. Os professores do focus group brainstorming não eram professores da turma. Os professores do focus group final e os alunos eram professores da turma de forma a que fosse possível avaliar a utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos que coordenamos. Os professores e os alunos estiveram sempre cientes do nosso papel enquanto investigadora e professora da turma. 52 53 4. Apresentação e análise de resultados Para a recolha de dados por observação direta criamos uma «Grelha de Observação» que foi utilizada em cada aula assistida (6 aulas de 50 minutos cada) em que os alunos se encontravam a desenvolver os projetos com a plataforma Arduíno. A monitorização da utilização da plataforma Arduíno nos projetos foi realizada através da observação direta das aulas, de registos escritos durante as aulas assistidas nos dias 16 e 17 de janeiro na disciplina de Instalação e Manutenção de Equipamentos Informáticos (IMEI) no dia 27 de janeiro na disciplina de Eletrónica Fundamental (EF) e no dia 29 de janeiro na disciplina de Comunicação de Dados (CD). Utilizamos uma grelha de observação onde registamos as principais ocorrências relativas ao trabalho dos alunos na realização dos seus projetos e tiramos fotografias a cada um dos projetos de forma a evidenciar o trabalho realizado até ao momento. De seguida apresentamos a grelha de observação direta com a descrição das observações feitas aos alunos nas duas aulas assistidas à disciplina de Instalação e Manutenção de Equipamentos Informáticos realizadas no dia 16 de janeiro de 2020. Figura 12 - Grelha de Observação da Aula Assisitida (Alunos) - IMEI 54 Tivemos a oportunidade de observar, num primeiro grupo de trabalho, “Arduíno Color Sorter Project” alguns dos componentes necessários à realização do trabalho bem como o bom empenho dos alunos na montagem e ligação dos diferentes componentes como se pode verificar nas imagens seguintes: Figura 13 - Sequencia do trabalho desenvolvido no projeto “Arduíno Color Sorter Projet” No trabalho Pong Game os alunos encontravam-se numa fase de análise e planeamento do trabalho pois sofreram atraso na entrega dos equipamentos e componentes encomendados para o trabalho. Figura 14 - Jogo Pong Game Também pudemos observar os alunos que se encontravam a realizar o projeto “ Espectrum Analyser ” a executarem a ligação dos diferentes componentes: Arduíno Mega; Stereo MSGEQ7 Breakout Board ; Fonte de Alimentação; Amplificador de Áudio 2x30W; Modulo Bluetooth 4.2; Fita LED WS2812b 5mts 300lds e Botão de Power . 55 Figura 15 - Desenvolvimento do projeto “Espectrum Analyser” Apresentamos na grelha seguinte a descrição das observações relativas às duas aulas assistidas à disciplina de Eletrónica Fundamental realizadas no dia 27 de janeiro de 2020. Figura 16 - Grelha de Observação da Aula Assisitida (Alunos) - EF No decorrer da aula pudemos observar o interesse e empenho dos alunos na construção dos projetos. No projeto “ Espectrum Analyser de som ”, os alunos estavam a fazer as ligações e montagem dos vários componentes eletrónicos . 56 Figura 17 - Desenvolvimento do projeto “Espectrum Analyser de som” Os alunos do grupo “Arduíno Color Sorter Project” encontravam-se a fazer ligações entre componentes e respetivos testes de verificação, nomeadamente, Arduíno nano, servo motor, botão power e sensor de cor RGB (Red, Green, Blue). Figura 18 - Desenvolvimento do projeto “Arduíno Color Sorter Project” No projeto “Pong game” os alunos encontravam-se a conectar a plataforma Arduíno e outros componentes eletrónicos. 57 Figura 19 - Ligação de componentes do projeto “Pong Game” De seguida, apresentamos um exemplo da grelha de observação da aula assistida à disciplina de Comunicação de Dados, realizadas no dia 29 de janeiro. Figura 20 - Grelha de Observação da Aula Assisitida (Alunos) - CD 64 A entrevista ocorreu na biblioteca da escola, num ambiente calmo e sem ruído. Os professores convidados demonstraram-se confortáveis e à vontade durante a realização do focus group. Também analisaram as questões que foram apresentadas e manifestaram disponibilidade para contribuir para o estudo. O anotador foi observando as interações entre os participantes, nomeadamente a linguagem corporal e registando algumas falas. A investigadora agiu como moderadora e iniciou o focus group informando aos presentes o objetivo e o processo de metodologia aplicada, propondo assim, um momento de brainstorming . Os professores convidados começaram por analisar os objetivos do estudo para validar as questões a serem realizadas no focus group. Também deram o seu contributo, compartilharam as suas ideias e tiveram maior aproximação com o problema em questão. Todas as interações de ideias e opiniões sobre o trabalho com a plataforma Arduíno serviram para validar as questões para o focus group. Finalizado este focus group e de forma a cumprir com o objetivo 2, ficaram definidas 4 questões (Quadro 18), mais 2 além das que estavam definidas no início (Quadro 16). Também para cumprir o objetivo 3, ficaram definidas 5 questões (Quadro 19) mais três além das 2 que estavam pré-definidas (Quadro 17). Para cumprir o objetivo 2, foram necessárias 4 questões que avaliassem as práticas de utilização da plataforma Arduíno já utilizadas pelos professores, os professores convidados consideraram muito relevante a utilização da plataforma Arduíno no desenvolvimento dos projetos interdisciplinares. No que diz respeito ao objetivo 2: conhecer as práticas de utilização da plataforma Arduíno já utilizadas pelos professores. Os professores salientaram a importância da plataforma Arduíno e como esta poderá potenciar outras aprendizagens [P1]; “Temos uma relação direta do Arduíno com o potenciar outras aprendizagens da programação ou da Arquitetura de Computadores”. Também foi salientada por um professor a questão mais prática da utilização da plataforma Arduíno e a relação da programação com o hardware : A possibilidade que o aluno tem em visualizar o resultado daquilo que estabelece em programação ao utilizar plataformas como o Arduíno podem interagir com outros equipamentos do dia-a-dia daí controlar face a programação outro tipo de dispositivos sejam eles que vão buscar informações a sensores ou que possam desencadear outro tipo de ações daí a importância da utilização deste tipo de plataforma [P2]. 65 Os restantes professores concordaram com esta observação do colega. Para cumprir o objetivo 3, foram validadas 5 questões para identificar qual o contributo da utilização da plataforma Arduíno pelos professores na realização dos projetos interdisciplinares dos Cursos Profissionais. Todos os professores [P1], [P2], [P3] e [P4] consideram que a plataforma Arduíno possui inúmeras vantagens e poucas desvantagens e como tal era relevante questionar os participantes sobre as vantagens e desvantagens da utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares. Foram, também, discutidas as áreas do conhecimento em que a plataforma Arduíno pode ser utilizada. Os vários intervenientes [P1], [P2], [P3] e [P4] foram unânimes ao referirem a importância da utilização da plataforma Arduíno nas várias disciplinas que fazem parte das Science, Technology, Engineering, Art and Mathematics (STEAM) tendo um professor [P3] relatado exemplos de projetos interdisciplinares já criados com as disciplinas de programação, matemática e de física e química: “A parte da interdisciplinaridade é uma questão de se alargar a outras disciplinas. Fizemos no ano passado dois projetos interdisciplinares que envolviam a plataforma Arduíno e outras disciplinas, um deles com a disciplina de física e química que tinha como tema medir a «Intensidade da Luz» e um outro com a disciplina de matemática que consistiu em construir uma estrutura mecânica para fazer a medição dos ângulos” [P3]. Quanto a mudanças que se podem perspetivar para uma melhor rentabilização da plataforma Arduíno foi referida pelo professor [P4] a questão da Internet das coisas [Internet of Things (IoT)] que permite a interconexão digital de objetos físicos do quotidiano com a internet e permite reunir e transmitir dados. Todos os professores confirmaram a importância da evolução e das suas consequências. Um professor [P3] salientou a importância da utilização das comunicações nos projetos interdisciplinares que poderão ser realizadas entre a plataforma Arduíno, o telemóvel e bluetooth . Também referiu que é possível fazer a ligação da plataforma Arduíno a uma rede sem fios: “Na construção dos projetos interdisciplinares são utilizadas interfaces de comunicações: bluetooth - plataforma Arduíno - telemóvel ou ligar a plataforma Arduíno a uma rede WIFI. Se sim indique quais e em que projetos são utilizadas?” [P3]. Os restantes professores concordaram com a importância das comunicações com a utilização da plataforma Arduíno em situações do dia-a-dia, como por exemplo casas com domótica. Após a sessão de brainstorming reformulamos as questões para o objetivo 2 (quadro 18) e para o objetivo 3 (quadro 19) que podem ser visualizadas nos quadros apresentados de seguida: 66 Quadro 18 - Questões para o objetivo 2 (professores) – (após brainstorming ) Objetivo 2: Conhecer as práticas de utilização da plataforma Arduíno já utilizadas pelos professores Questões Objetivos Dados Biográficos Idade Habilitações Literárias Caracterizar o público-alvo Dados Profissionais Grupo de Recrutamento Disciplinas lecionadas Conhecer os dados profissionais Conceções sobre a importância da plataforma Arduíno 1. Qual a utilização dada à plataforma Arduíno nos projetos interdisciplinares? 2. Qual a sua opinião sobre a utilização da plataforma Arduíno na aprendizagem dos alunos? 3. Na sua opinião, verifica que existem alunos com mais apetência para a área da eletrónica ou para a área da programação? 4. Considera que a utilização da plataforma Arduíno potencia a aprendizagem da programação e de outras áreas disciplinares? Avaliar a prática docente relativamente à utilização da plataforma Arduíno. Avaliar o impacto que a plataforma Arduíno tem na realização dos projetos interdisciplinares e na aprendizagem dos alunos. Quadro 19 - Questões para o objetivo 3 (professores) – (após brainstorming ) Objetivo 3: Identificar qual o contributo da utilização da plataforma Arduíno pelos professores na realização dos projetos interdisciplinares dos Cursos Profissionais. Questões Objetivos Conceções sobre a importância da plataforma Arduíno 1. Na sua opinião qual o contributo da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares? 2. Quais as vantagens e as desvantagens da utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares? 3. Em que áreas do conhecimento a plataforma Arduíno poderá ser mais utilizada? 4. Que mudanças se podem perspetivar para uma melhor rentabilização da plataforma Arduíno? 5. Na construção dos projetos interdisciplinares são utilizadas interfaces de comunicações como bluetooth - plataforma Arduíno - telemóvel ou . Ligar a plataforma Arduíno a uma rede WIFI? Se sim indique quais e em que projetos são utilizadas? Conhecer as conceções dos professores sobre a importância da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares. 67 4.1.1.3. Focus group final - professores O focus group realizou-se no dia 29 de janeiro de 2020 e participaram na sessão quatro professores que são professores da turma em estudo. Os participantes começaram por indicar a idade de cada um de forma a conhecermos o intervalo de idades que é de 47 a 57 anos, com uma média de idades de 51 anos. A entrevista ocorreu na Biblioteca da Escola, num ambiente calmo e sem ruído. A realização deste teve como pretensão obter respostas às questões de investigação formuladas no focus group brainstorming relativas ao objetivo 2 - Conhecer as práticas de utilização da plataforma Arduíno já utilizadas pelos professores e ao objetivo 3 - Identificar qual o contributo da utilização da plataforma Arduíno pelos professores na realização dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais. A moderadora iniciou o focus group cumprimentando e agradecendo a presença dos professores. De seguida informou os presentes sobre o tema, os objetivos e o processo da metodologia aplicada através do texto apresentado de seguida que foi lido em voz alta: Entrevista coletiva focus group final - professores Boa tarde caros colegas professores, Em primeiro lugar agradeço a vossa presença e disponibilidade em participar neste focus group. Este estudo insere-se na elaboração de uma dissertação de Mestrado em Ciências de Educação – Área de Especialização em Tecnologia Educativa. O focus group , de acordo com Coutinho (2018, p.142), “ é uma entrevista realizada a um grupo de sujeitos ”. O focus group tem como objetivo investigar perceções ou práticas de um conjunto de pessoas que têm conhecimentos comuns sobre uma determinada situação. O tema deste focus group é a utilização da plataforma Arduíno no apoio ao desenvolvimento dos projetos interdisciplinares, nomeadamente, conhecer as práticas de utilização da plataforma Arduíno já utilizadas pelos alunos e Identificar qual o contributo da utilização da plataforma Arduíno pelos professores na realização dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais O focus group será uma conversa onde poderão relatar e partilhar as vossas experiências e a vossa opinião sobre o apoio da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares enquanto professores orientadores do trabalho de projeto. A conversa será totalmente confidencial e peço a Vossa autorização para grava-la sendo apenas utilizada neste estudo. Gostaria que se sentissem confortáveis para expressarem a vossa opinião e partilharem as vossas experiências de acordo com a vossa realidade. Serei a moderadora, conduzirei a discussão e darei a oportunidade de cada um participar permitindo assim o envolvimento de todos. Tenho como auxiliar de moderação um colega que ficará responsável pelas tarefas de gestão da gravação, questões logísticas e tomar notas sobre a discussão do grupo, 68 nomeadamente as expressões não-verbais. Em seguida iniciaremos com a discussão dos objetivos da dissertação para que se possa discutir cada um deles. 4.1.2. Análise dos resultados do focus group - professores O focus group com os professores realizou-se no dia 29 de janeiro de 2020 tendo participado 4 professores, denominados por [P5]; [P6]; [P7] e [P8]. Apresentamos os resultados da discussão relativa ao objetivo 2 - Conhecer as práticas de utilização da plataforma Arduíno já utilizadas pelos professores. Com a aplicação wordart.com criamos nuvens de palavras de acordo com as respostas às perguntas que foram colocadas ao grupo, de forma a termos uma primeira perceção das possíveis categorias e respetivas subcategorias, nomeadamente: Figura 28 - Nuvem de palavras sobre as respostas à pergunta “Qual a sua opinião sobre a utilização da plataforma Arduíno na aprendizagem dos alunos?” Figura 29 - Nuvem de palavras sobre as respostas à pergunta “Qual a utilização dada à plataforma Arduíno nos projetos interdisciplinares?” 69 Figura 30 - Nuvem de palavras sobre as respostas à pergunta “Na sua opinião, verifica que existem alunos com mais apetência para a área da eletrónica ou para a área da programação?” Esta nuvem de palavras deu-nos uma ideia que foi validada pela nossa análise de conteúdo e que está expressa no quadro seguinte: Quadro 20 - Discussão referente ao objetivo 2 Categoria Subcategoria Exemplos/Evidência Frequência Plataforma Arduíno Facilidade de utilização "A plataforma Arduíno potencia a aprendizagem pois os alunos conseguem mais facilmente aprender as matérias nomeadamente a eletrónica digital” [P5] "Com a plataforma Arduíno é fácil ter alunos com ritmos diferentes e há mais possibilidade de avançar nos conteúdos da disciplina pois permite progredirem de forma mais autónoma" [P6] "Facilidade de testar o código nas plataformas eletrónicas" [P7] 8 Projetos Tipos de projetos "Tipos de projetos que utilizam a plataforma Arduíno e controlo de motores tanto com servos motores como a passo e também motores DC: o Arduíno tem sido uma ajuda fundamental" [P5] “A utilização dos sensores (periféricos de entrada) e atuadores (periféricos de saída) permitiram um avanço muito importante na construção dos projetos interdisciplinares " [P8] 5 Programação/código Atuação concreta da programação “É notória a facilidade de alguns alunos para as diferentes áreas: montagem, programação, integração de código ou design do produto" [P6] "Facilidade de testar o código nas plataformas eletrónicas" [P7] “Os alunos conseguem ver uma atuação direta daquilo que programam nos dispositivos" [P8]. 6 70 Os professores consideraram, de forma unânime, que a utilização da plataforma Arduíno facilita a realização dos projetos interdisciplinares e potencia a motivação e aprendizagem dos mesmos uma vez que permite um contacto com diferentes componentes eletrónicos que são ligados à plataforma Arduíno e posterior programação da mesma. Segundo um professor " a plataforma Arduíno potencia a aprendizagem pois os alunos conseguem mais facilmente aprender as matérias nomeadamente a eletrónica digital” [P5]. Outro professor afirmou "com a plataforma Arduíno é fácil ter alunos com ritmos diferentes e há mais possibilidade de avançar nos conteúdos da disciplina pois permite progredirem de forma mais autónoma" [P6], reforçado por outro colega para quem a “plataforma Arduíno permitiu um avanço muito importante na construção dos projetos e os alunos ficam mais motivados” [P8]. No que diz respeito à utilização da plataforma Arduíno nos projetos, os professores referiram que a mesma permite criar projetos diversificados, dependendo do objetivo dos projetos verificam-se os componentes eletrónicos que serão usados, como por exemplo, motores, servomotores, módulos de comunicação bluetooth e wi-fi entre outros. Foi dito que "no controlo usarmos servos motores, motores passo a passo e também motores DC a placa Arduíno tem sido uma ajuda fundamental" [P5]. Outro professor referiu que “a utilização dos sensores (periféricos de entrada) e atuadores (periféricos de saída) permitiram um avanço muito importante na construção dos projetos interdisciplinares " [P8]. Durante a discussão foi destacada por todos os professores a programação da plataforma Arduíno tendo sido referido que os alunos têm a possibilidade de visualizar a atuação concreta da programação nos dispositivos físicos: “Os alunos conseguem ver uma atuação direta daquilo que programam nos dispositivos" [P8]. Foi ainda referenciado por um colega tendo os restantes concordado que a plataforma Arduíno é simples de programar e de testar nos dispositivos pela "facilidade de testar o código nas plataformas eletrónicas" [P7]. Outro Professor acrescentou que “Existem claramente alunos com mais tendência para a manutenção e ligações e outros para o código" [P5]. De seguida apresentamos os resultados da discussão relativa ao objetivo 3 – Identificar qual o contributo da utilização da plataforma Arduíno pelos professores na realização dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais. Também criamos nuvens de palavras de forma a verificar as categorias e respetivas subcategorias. 71 Figura 31 - Nuvem de palavras sobre as respostas à pergunta “Em que áreas do conhecimento a plataforma Arduíno poderá ser mais utilizada? Figura 32 - Nuvem de palavras sobre as respostas à pergunta “Quais as vantagens da utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares?” Figura 33 - Nuvem de palavras sobre as respostas à pergunta “Quais as desvantagens da utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares?” Figura 34 - Nuvem de palavras sobre as respostas à pergunta “Na construção dos projetos interdisciplinares são utilizadas interfaces de comunicação. Se sim indique quais e em que projetos são utilizadas? 72 Esta nuvem de palavras deu-nos uma ideia que foi validada pela nossa análise de conteúdo e que está expressa no quadro seguinte: Quadro 21 - Discussão referente ao objetivo 3 Categoria Subcategoria Exemplos/Evidência Frequência Aplicação da tecnologia Áreas de aplicação da plataforma Arduíno “A tecnologia Arduíno pode ser aplicada em diferentes áreas como a programação, a eletrónica e as STEAM (ciência, tecnologia, arte, engenharia e matemática)” [P6] “Por exemplo utilizamos diferentes tecnologias para a realização de projetos interdisciplinares entre programação, eletrónica e física e química cujo objetivo era “medir a intensidade da luz” [P8] "Existem imensas áreas onde a tecnologia pode ser utilizada, a robótica será sempre privilegiada, a automação, a luminotecnia ligada ao entretenimento ou até o setor automóvel" [P5]. "a interatividade, o design e a parte estética são cada vez mais tidos em conta na criação dos projetos " [P7]. 10 Contributo da plataforma Arduíno nos projetos Vantagens da utilização “Simulação muito real dos projetos (motores a mexer leds acender Buzzers a apitar) faz com que os alunos percebam numa fase inicial do projeto que alguma coisa vai acontecer" [P5] "Com pouco em termos económicos pode-se fazer projetos de dimensão consideráveis, vistosos e mais profissionais" [P6] “Baixo custo e fácil acesso de compra” [P7] “Facilidade em partilhar o que já foi feito” [P8] 4 Desvantagens da utilização “Alguns projetos obrigam a uma complexidade de código que alguns alunos têm muita dificuldade em ultrapassar” [P5] “Não dá conhecimentos na arquitetura de um microcontrolador sendo difícil migrar para outra plataforma diferente” [P8] “Obriga a presença de computadores e necessidade de equipamentos” [P7]. 3 Comunicação [“é a transmissão entre dois dispositivos, é conseguir que dois dispositivos “falem” entre si”] Conectar dispositivos "A utilização dos telemóveis para comandar e controlar a partir dos dispositivos móveis ligados em rede wi-fi ou através de um protocolo bluetooth que permite a comunicação com a plataforma Arduíno" [P6]. "Na comunicação posso destacar a simplicidade de ligação, o controlo à distância, a visualização remota e a domótica" [P5] “Uma das formas de comunicação poderá ser comandar a partir dos dispositivos móveis que permitem comunicar com a plataforma Arduíno [P7]. 8 Os professores participantes relataram que o contributo da plataforma Arduíno na realização dos projetos é bastante positivo, porque sendo uma tecnologia de fácil acesso em termos de local de compra e de custo permite uma maior disponibilidade para o trabalho 73 com estes equipamentos. Um professor destacou: “O hardware da placa Arduíno é muito simples e simultaneamente muito eficiente” [P5]. Outro professor mencionou que: “A experiência tem demonstrado, aqui na escola, e não só, que após a introdução desta plataforma o interesse e disponibilidade para a programação/integração tem vindo a evoluir" [P8]. Também outro professor referiu que "Sendo uma tecnologia simples e acessível torna possível projetos impensáveis há 10 anos atrás" [P5]. O professor [P6], confirma as afirmações feitas pelos colegas e reforça o contributo positivo da plataforma Arduíno na realização dos projetos. De seguida os professores destacaram várias vantagens da plataforma Arduíno tais como: (i) o preço da plataforma, (ii) utiliza componentes eletrónicos com padrão Arduíno, o (iii) fácil acesso de compra, pois já existem lojas físicas e online em Portugal onde se podem comprar com maior rapidez. Para confirmar o atrás referido um professor afirmou o “Baixo custo e fácil acesso de compra” [P7], um outro professor mencionou “Facilidade em partilhar o que já foi feito” [P8]. Também sublinharam o facto da mesma permitir uma simulação real dos projetos: " Simulação muito real dos projetos (motores a mexer, leds a acender e Buzzers a apitar) faz com que os alunos percebam numa fase inicial do projeto que alguma coisa vai acontecer" [P5]. Foi ainda referido que o baixo custo da plataforma Arduíno permite que a mesma seja adquirida com facilidade, podendo ser realizados projetos com maior grau de complexidade como robôs e automação residencial: "Com pouco em termos económicos podese fazer projetos de dimensão consideráveis, vistosos e mais profissionais" [P6]. Com esta afirmação o professor [P6] queria referir-se a projetos com maior impacto visual. Um outro professor destacou o facto de hoje em dia termos a possibilidade de partilhar os projetos realizados em sites , blogs, redes sociais, youtube permitindo a outras pessoas não só visualizar os trabalhos, mas também executá-los. Todos os professores concordaram com a situação exposta pelo colega e consideraram que a partilha do conhecimento é essencial. Destacaram a página da Internet relativa ao projeto Arduíno .cc 4 que disponibiliza informação acerca da plataforma Arduíno, permite efetuar o download do software que é open-source e também tem vários exemplos de projetos que se podem construir. 4 https://www.Arduíno.cc 80 Descrição do focus group brainstorming O focus group brainstorming foi realizado no dia 14 de janeiro de 2020, na biblioteca da Escola, num ambiente calmo e sem ruído. Os alunos convidados demonstraram estar calmos, confortáveis e à vontade durante a realização do focus group . Os alunos convidados analisaram as questões que foram apresentadas e manifestaram disponibilidade em contribuir para o estudo. Finalizado este focus group e de forma a cumprir com o objetivo 2, ficaram definidas 4 questões (Quadro 27), mais 2 além das que estavam definidas no início (Quadro 25). Também para cumprir o objetivo 3, ficaram definidas 4 questões (Quadro 28) mais 1 além das 3 que estavam pré-definidas (Quadro 26). Quanto às práticas de utilização da plataforma Arduíno já utilizadas pelos alunos, os alunos convidados manifestaram-se favoráveis à utilização da plataforma Arduíno no desenvolvimento dos projetos interdisciplinares. Foi salientada a importância da utilização da plataforma Arduíno de acordo com o grau de complexidade dos projetos. Os alunos consideraram pertinente conhecer qual o tipo de plataforma Arduíno que cada grupo estava a utilizar no seu projeto “Qual o tipo de plataforma Arduíno utilizada nos projetos?” [A2]; “Dependendo do Projeto a utilização do Arduíno pode complicar” [A3]. Também, da discussão sublinha-se o facto de os convidados considerarem que é fundamental colocar a questão sobre se a utilização da plataforma Arduíno promove a aquisição de novas competências e conhecimentos, nomeadamente “A utilização da plataforma Arduíno promoveu a aquisição de novas competências e conhecimentos? [A1] e “É uma pergunta que se deve fazer mediante, mais uma vez, o Projeto que é feito” [A4]. Sendo a plataforma Arduíno composta essencialmente por duas partes: hardware e software , os convidados destacaram que se deveria colocar uma questão relativa ao tipo de intervenção de cada elemento do grupo de trabalho no que se refere a cada uma destas partes: “Em termos de grupo se ambos fizeram o hardware e o software ” [A2]. Quanto ao objetivo 3, verificamos que os alunos sugeriram uma nova questão - “Quais as vantagens e as desvantagens da utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares?” porque consideraram que era relevante conhecer a opinião dos alunos relativamente às vantagens e desvantagens da plataforma Arduíno. Reordenando as questões para obter uma sequência mais lógica, esta proposta dos alunos foi colocada em terceiro lugar, como se pode verificar no quadro abaixo. 81 Quadro 25 - Questões para o objetivo 3 (alunos) – ( após brainstorming ) Objetivo 3: Identificar qual o contributo da utilização da plataforma Arduíno pelos alunos na realização dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais. Questões Objetivos Conceções sobre a importância da plataforma Arduíno 1. Na sua opinião qual o contributo da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares? 2. Na sua opinião o uso da plataforma Arduíno facilitou ou não a execução do projeto interdisciplinar. Se sim. Porquê? Se não. Porquê? 3. Quais as vantagens e as desvantagens da utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares? 4. Considera que a utilização da plataforma Arduíno promoveu a aquisição de novas competências e de novos conhecimentos? Quais? Conhecer as conceções dos alunos sobre a importância da plataforma Arduíno na construção dos Projetos interdisciplinares. Avaliar o impacto que a plataforma Arduíno tem na realização dos projetos interdisciplinares e na aprendizagem dos alunos. A discussão foi bastante produtiva na medida em que permitiu analisar os temas e validar as questões referentes aos objetivos 2 e 3 para serem utilizadas nos focus group com os alunos participantes. 4.2.1.3. Focus group final - alunos Com a realização deste focus group pretendeu-se obter respostas às questões formuladas no focus group brainstorming referentes ao objetivo 2 - Conhecer as práticas de utilização da plataforma Arduíno já utilizadas pelos alunos e ao objetivo 3 - Identificar qual o contributo da utilização da plataforma Arduíno pelos alunos na realização dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais. A moderadora iniciou o focus group e agradeceu a presença dos alunos. De seguida informou os presentes sobre o tema, os objetivos e o processo da metodologia aplicada através do texto apresentado de seguida que foi lido em voz alta: Entrevista coletiva focus group final (com o texto adaptado aos alunos) Bom dia caros alunos, Em primeiro lugar agradeço a vossa presença e disponibilidade em participar neste focus group. Este estudo insere-se na elaboração de uma dissertação de Mestrado em Ciências de Educação – Área de Especialização em Tecnologia Educativa. 82 O focus group , de acordo com Coutinho (2018, p.142), “é uma entrevista realizada a um grupo de sujeitos”. O focus group tem como objetivo investigar perceções ou práticas de um conjunto de pessoas que têm conhecimentos comuns sobre uma determinada situação. O tema deste focus group é a utilização da plataforma Arduíno no apoio ao desenvolvimento dos projetos interdisciplinares, nomeadamente, conhecer as práticas de utilização da plataforma Arduíno já utilizadas pelos alunos e identificar qual o contributo da utilização da plataforma Arduíno pelos alunos na realização dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais Este processo está a ser realizado em dois encontros. O primeiro, designado de brainstorming já decorreu no dia 14 de janeiro de 2020, com um outro grupo de alunos, tendo como objetivos criar e validar as questões de investigação que usarei neste focus group. Neste encontro colocarei aos participantes no estudo, as questões que ficaram definidas no brainstorming relativamente aos objetivos 2 e 3: . Objetivo 2 - Conhecer as práticas de utilização da plataforma Arduíno já utilizadas pelos alunos; . Objetivo 3 - Identificar qual o contributo da utilização da plataforma Arduíno pelos alunos na realização dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais. A entrevista será totalmente confidencial e peço a vossa autorização para gravar a entrevista que só será utilizada neste estudo. Gostaria que se sentissem confortáveis para expressarem a vossa opinião. Serei a moderadora que terei a condução e a manutenção da discussão possibilitando a interação e o envolvimento de todos. Tenho como auxiliar de moderação um colega que ficará responsável pelas tarefas de gestão da gravação, questões logísticas e tomar notas sobre a discussão do grupo, nomeadamente as expressões não-verbais. Em seguida daremos início à entrevista. 4.2.2. Análise dos resultados do focus group - alunos O focus group com os alunos realizou-se no dia 22 de janeiro de 2020, na biblioteca da Escola, tendo participado 6 alunos dos 7 que estavam previstos, uma vez que 1 dos alunos se encontrava doente. Os alunos participantes foram denominados por [AF1]; [AF2]; [AF3]; [AF4]; [AF5] e [AF6]. Apresentamos as respostas obtidas às questões colocadas no que diz respeito ao objetivo 2 - Conhecer as práticas de utilização da plataforma Arduíno já utilizadas pelos alunos. Os participantes começaram por indicar a idade de cada um de forma a conhecermos o intervalo de idades que é de 17 a 19 anos. 83 No que diz respeito ao tipo de projetos que os alunos estavam a realizar os alunos indicaram os temas dos trabalhos e a constituição dos respetivos grupos: Grupo 1 - [AF1]; [AF2]; [AF3] – Jogo “Pong Game” Grupo 2 - [AF4]; [AF7] – “ Spectrum Analyser de Som ” Grupo 3 - [AF5]; [AF6] – “Color Sorter Project” Criamos nuvens de palavras de forma a verificar as categorias e respetivas subcategorias dos resultados obtidos. Figura 36 - Nuvem de palavras sobre as respostas à pergunta “Quais as vantagens da utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares?” Figura 37 - Nuvem de palavras sobre as respostas à pergunta “Quais as desvantagens da utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares?” 84 Figura 38 - Nuvem de palavras sobre as respostas à pergunta “A plataforma Arduíno implica trabalho em hardware e em software . Tem preferência em alguma área?” Esta nuvem de palavras deu-nos uma ideia que foi validada pela nossa análise de conteúdo e que está expressa no quadro seguinte: Quadro 26 - Resultados obtidos referentes às questões do objetivo 2 - Alunos Categoria Subcategoria Exemplos/Evidência Frequência Utilização da plataforma Arduíno nos projetos interdisciplinares Vantagens “É fácil fazer a ligação da plataforma aos diferentes componentes” [AF1] “Possui um conjunto de hardware muito completo” [AF2] ”Para programar basta alguns conhecimentos de algoritmia” [AF5]. 3 Desvantagens “Por vezes não é possível transferir a programação para outro tipo de aplicação de programação” [AF5] “Não dá conhecimentos na arquitetura” [AF1]. 2 Preferência pelo hardware ou software Hardware “Gosto de manusear os equipamentos” [AF2] “Fazer a ligação entre todos os componentes [AF1] 2 Software “Gosto de mexer no equipamento e gosto de código de programação” [AF3] “Gosto das duas coisas, tenho mais interesse na parte do hardware mas também gosto da programação” [AF6]. 3 85 Relativamente à questão - Qual o tipo de plataforma Arduíno utilizada na construção do seu projeto interdisciplinar? - O tipo de plataforma Arduíno utilizada pelos participantes nos seus projetos é diversificada pois depende das necessidades e da complexidade do trabalho. O grupo 1 referiu que está a usar uma plataforma Arduíno UNO “que é a mais usada e que responde às necessidades do Projeto” [AF1]. O grupo 2 referiu que está a usar uma plataforma Arduíno Mega porque, como referiu o aluno [AF4] “tem maior quantidade de memória do que a UNO, tem mais pinos de entradas e saídas e também possui memória de programa com maior capacidade”. O grupo 3 está a usar a plataforma Arduíno NANO por “ter uma dimensão física mais pequena o que permite que esta seja inserida na estrutura do trabalho” [AF6]. Quanto à questão - Qual a utilização dada à plataforma Arduíno no seu projeto interdisciplinar? - Todos os participantes foram unânimes ao responder que utilizam a plataforma Arduíno nos seus projetos pelas seguintes razões: “é de simples manuseamento” [AF1], [AF3], [AF4]; “é fácil criar a ligação com outros componentes eletrónicos e é um equipamento relativamente barato” [AF4], [AF5]. Os alunos foram questionados sobre a sua posição quanto à pergunta - A plataforma Arduíno implica trabalho em hardware e em software . Tem preferência em alguma área? Se sim. Qual e porquê? Todos os alunos mencionaram que gostam mais de trabalhar com a parte do hardware e da eletrónica e outros do software referindo: “gosto de manusear os equipamentos” [AF2]; “fazer a ligação entre todos os componentes [AF1]. Dois alunos, também referiram que têm interesse em trabalhar em ambas as áreas: “gosto de mexer no equipamento e gosto de código de programação” [AF3]; “Gosto das duas coisas, tenho mais interesse na parte do hardware mas também gosto da programação” [AF6]. Apresentamos as respostas obtidas às questões colocadas quanto ao objetivo 3 - Identificar qual o contributo da utilização da plataforma Arduíno pelos alunos na realização dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais. Identificamos através da criação de nuvens de palavras as categorias e subcategorias dos resultados obtidos. 86 Figura 39 - Nuvem de palavras sobre as respostas à pergunta “Na sua opinião qual o contributo da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares?” Figura 40 - Nuvem de palavras sobre as respostas à pergunta “Considera que a utilização da plataforma Arduíno promoveu a aquisição de novas competências e de novos conhecimentos? Quais?” Esta nuvem de palavras permitiu-nos conhecer uma ideia que foi validada pela nossa análise de conteúdo e que está expressa no quadro seguinte: 87 Quadro 27 - Resultados obtidos referentes às questões do objetivo 3 - alunos Categoria Subcategoria Exemplos/Evidência Frequência Contributo da plataforma Arduíno nos projetos interdisciplinares Facilidade “Facilidade de trabalho” [AF1], [AF2], [AF3], [AF4], [AF5] e [AF6]; “Preço acessível” [AF1], [AF4], [AF5]. 8 Aquisição de novas competências e novos conhecimentos Manuseamento “Manuseamento dos equipamentos, da programação e testes de verificação de forma a confirmar se o projeto funciona corretamente [AF1], [AF2], [AF3], [AF4], [AF5] e [AF6] 6 Programação “Conseguimos obter novos conhecimentos sobre a plataforma Arduíno, os componentes eletrónicos utilizados nos projetos e ainda a programação da plataforma Arduíno [AF1], [AF2], [AF3], [AF4], [AF5] e [AF6]. 6 No que concerne ao contributo da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares, os participantes referiram que a plataforma Arduíno contribuiu de forma muito favorável para a construção dos projetos tendo justificado: “facilidade de trabalho” [AF1], [AF2], [AF3], [AF4], [AF5] e [AF6]; “preço acessível” [AF1], [AF4], [AF5]. Para elucidar melhor esta afirmação, voltamos a falar com os alunos no dia 3 de fevereiro de 2020 tendo os alunos mencionado alguns aspetos mais concretos relativos ao contributo da plataforma Arduíno nos seus projetos. Assim, um aluno do grupo do projeto “Color Sorter Project” referiu que: “A plataforma Arduíno serviu para ligar dois mini servo-motores com o sensor de RGB e para programar o trabalho” [AF7]. Outro aluno do grupo “Spectrum Analyser de Som” mencionou que “A plataforma Arduíno serviu para ligar as fitas leds e a placa breakout board MSGEQ7 e realizar a programação” [AF4]. Também do grupo de trabalho “Pong Game” um elemento do grupo mencionou que “A plataforma Arduíno serviu para ligar os joysticks e o écran à breadboard e permitiu a programação necessária ao funcionamento do trabalho [AF2]. 88 Seguidamente, colocamos a questão: Na sua opinião, o uso da plataforma Arduíno facilitou ou não a execução do projeto interdisciplinar. Se sim. Porquê? Se não. Porquê? Todos os alunos afirmaram que o uso da plataforma Arduíno “facilitou a execução do projeto interdisciplinar” [AF1], [AF2], [AF3], [AF4], [AF5] e [AF6], porque permite: “facilidade de trabalho” [AF1]; “é fácil de encontrar” [AF1], [AF3]; ”relativamente simples de programar” [AF4], [AF6]. Para elucidar melhor esta afirmação, voltamos a falar com os alunos no dia 3 de fevereiro de 2020. Um dos alunos do grupo “Arduíno Color Sorter” mencionou que “A plataforma Arduíno usada para o trabalho é do modelo nano que por ter uma pequena dimensão facilitou a sua inserção e ligação aos outros componentes na estrutura física do nosso trabalho que é relativamente pequena” [AF7]. Do grupo “Spectrum Analyser de som” um aluno referiu que “A plataforma Arduíno necessária à realização do trabalho foi do modelo Mega pois devido às suas características facilitou o trabalho pela capacidade do tamanho do código e pela velocidade de processamento que o projeto exigia” [AF4]. Também do grupo de trabalho “Pong Game” um aluno referiu que “A plataforma Arduíno utilizada é do modelo UNO porque tinha todas as características necessárias ao projeto tendo facilitado a ligação entre os diferentes componentes [AF2]. Sobre a questão, Quais as vantagens e as desvantagens da utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares, todos os alunos consideraram que a plataforma Arduíno teve vantagens na construção dos projetos tendo um aluno referido que “é fácil fazer a ligação da plataforma aos diferentes componentes” [AF1], um outro aluno mencionou que “possui um conjunto de hardware bastante completo” [AF2] e ainda outro afirmou que ”para programar basta alguns conhecimentos de algoritmia” [AF5]. Em relação às desvantagens apenas foi mencionado que “por vezes não é possível transferir a programação para outro tipo de aplicação de programação” [AF5] e que “não dá conhecimentos na arquitetura” [AF1]. Os participantes quando questionados sobre se a utilização da plataforma Arduíno promoveu a aquisição de novas competências confirmaram que conseguiram obter novas competências em termos de manuseamento dos 89 equipamentos, da programação e testes de verificação de forma a confirmar se o projeto funciona corretamente [AF1], [AF2], [AF3], [AF4], [AF5] e [AF6]. Também sobre a questão de saber se a utilização da plataforma Arduíno promoveu a aquisição de novos conhecimentos todos os alunos confirmaram que ao trabalharem nos projetos conseguiram obter novos conhecimentos sobre a plataforma Arduíno, os componentes eletrónicos utilizados nos projetos e ainda a programação da plataforma Arduíno [AF1], [AF2], [AF3], [AF4], [AF5] e [AF6]. Apresentamos na imagem seguinte parte da entrevista focus group dos alunos através das notas do anotador: Figura 41 - Excerto do focus group final com alunos 96 desenvolvimento da programação. O hardware é livre uma vez que cada utilizador pode montar e personalizar o Arduíno e o software e respetivas bibliotecas são open-source e permitem enviar e receber informações entre sistemas eletrónicos. A criação de projetos é praticamente infinita pois possui vários componentes eletrónicos que se podem conectar à plataforma de acordo com o projeto que se pretende realizar, podendo ser de um grau de complexidade muito simples como por exemplo acender um LED até um mais complexo como criar um robô. A partir das discussões com os alunos e com os professores e no que diz respeito ao objetivo 2 - Conhecer as práticas de utilização da plataforma Arduíno já utilizadas na construção dos projetos foram focados as áreas do hardware e do software inerentes à plataforma ficamos a saber que os professores e os alunos dão grande importância à utilização da plataforma Arduíno pois é muito utilizada na criação dos projetos e potencia a aprendizagem dos alunos. Esta situação foi comprovada por diferentes falas dos professores e dos alunos. Os professores referiram que é notória a facilidade de alguns alunos para as diferentes áreas da montagem, programação, integração de código ou design do produto e que a plataforma Arduíno potencia a aprendizagem dos alunos, pois estes conseguem de forma mais fácil e mais autónoma aprender os conteúdos das disciplinas envolvidas nos projetos. Os alunos referiram que utilizaram a plataforma Arduíno nos seus projetos por ser simples de trabalhar e por possuir os componentes necessários aos projetos que estão a realizar. Também mencionaram que é fácil de encontrar, tem um custo acessível e tem muito material documentado em vários sites da Internet para poderem explorar e experimentar novos componentes e assim aumentarem os seus conhecimentos. A programação da plataforma Arduíno foi bastante destacada neste estudo por ser uma linguagem open-source . Também foi salientado o facto dos alunos terem que fazer um maior investimento no estudo da programação uma vez que o curso não é de programação. Este obstáculo foi muitas vezes superado pela possibilidade que os alunos tinham em testar a programação e visualizar de seguida nos dispositivos físicos o resultado daquilo que tinham programado. Após as discussões realizadas quanto ao objetivo 3 - Identificar qual o contributo da utilização da plataforma Arduíno pelos professores e pelos alunos na realização dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais pensamos que o contributo 97 dado pela plataforma Arduíno na realização dos projetos interdisciplinares tem vindo a ser extremamente importante tendo em conta a sua evolução tecnológica e o preço mais acessível, pois tornou-se possível realizar projetos com maior dimensão, mais complexos e mais profissionais. Deste estudo também chegamos à conclusão que, atualmente, já são criados projetos que utilizam a interatividade, a criatividade, o design e a estética provocando maior interesse e curiosidade nestas áreas e permitindo que os projetos tenham melhor qualidade estética. No que diz respeito a uma melhor rentabilização da plataforma Arduíno seria necessário um maior investimento em gadgets , nomeadamente, em sensores de entrada e em atuadores de saída uma vez que estes têm sido muitas vezes a grande motivação dos alunos para a realização de outro tipo de projetos mais ambiciosos. Também foi dada grande ênfase à questão da comunicação esclarecida à luz da sua definição operacional como “transmissão entre dois dispositivos que “falam” entre si”, uma vez que a conetividade entre dispositivos tem sido cada vez mais utilizada nos projetos que envolvem a plataforma Arduíno e que utilizam protocolos IoT ( Internet of Things ), nas áreas da robótica e da automação de forma a fazer a ligação à Internet e a receção de dados de sensores em tempo real. Neste estudo também salientadas as vantagens da plataforma Arduíno quer por alunos quer por professores tais como a facilidade de uso e de acesso de compra; baixo custo, simplicidade em fazer a ligação da plataforma aos diferentes componentes pois contêm um conjunto de hardware bastante completo, software open-source , simplicidade relativa na programação e facilidade de partilha online de projetos. Foram referidas quer por alunos quer por professores que as desvantagens a assinalar eram poucas, sendo a questão da programação a mais apontada tendo em conta que os alunos do estudo não são de um curso de programação por vezes têm mais dificuldade na programação da plataforma Arduíno quando o grau de complexidade do projeto é mais elevado. De acordo com o nosso estudo de caso, podemos afirmar que o balanço da utilização da plataforma Arduíno na realização dos projetos interdisciplinares foi bastante positivo na medida em que os alunos tiveram a oportunidade de conhecer e aprofundar as potencialidades de diferentes ferramentas digitais e componentes eletrónicos pois foi possível estimular a 98 curiosidade dos alunos pela aprendizagem, a autonomia na manipulação dos equipamentos, a capacidade de resiliência, o aprofundamento da programação e o trabalho colaborativo nos grupos de trabalho. Assim consideramos que a utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos promoveu um maior aprofundamento das aprendizagens dos conteúdos programáticos das diferentes disciplinas envolvidas e possibilitou criar melhores projetos. 6.1. Considerações finais De acordo com a pesquisa na nossa revisão sistemática, e concomitantemente com o nosso estudo de caso, podemos afirmar que ambos estão de acordo no que diz respeito às potencialidades da plataforma Arduíno e facilidade de utilização na construção dos projetos, ao tipo de projetos que se podem desenvolver e ao contributo na aprendizagem dos alunos na aquisição de novos conhecimentos e novas competências. Consideramos que a utilização da plataforma Arduíno ao ser utilizada na construção dos projetos promove e desenvolve várias competências nos alunos. Gostaríamos de salientar que atualmente a tecnologia que envolve a plataforma Arduíno e outros componentes eletrónicos está incluída em projetos que envolvem a robótica, a automação, a monitorização e a comunicação que já estão no presente e acreditamos que estarão no futuro. Relativamente ao futuro da utilização da plataforma Arduíno na construção de projetos, pensamos que ainda há muito a realizar de forma a podermos obter um maior rendimento das potencialidades da plataforma e dos componentes a ela associados, uma vez que os equipamentos estão em constante atualização e com novas funcionalidades quer de forma individual quer de forma modular possibilitando a criação de projetos mais diversificados e com outras funcionalidades. Os projetos poderiam ser mais ambiciosos se fosse alargado o leque de intervenientes na construção dos projetos tais como outras turmas, outros cursos e até outras escolas. Também se as escolas pudessem fazer um maior investimento nos equipamentos mais atuais os projetos poderiam ser mais inovadores de forma a tentar acompanhar a evolução tecnológica a que se assiste diariamente. Por fim, gostaríamos de fazer uma referência ao percurso dos alunos participantes que tiveram que realizar, no final do 12º ano, a sua Formação em Contexto de Trabalho (FCT), com duração 99 de 300 horas, devido à situação epidemiológica resultado da pandemia COVID 19 em prática simulada uma vez que o regime presencial em empresas foi suspenso. Para se resolver esta situação optou-se por 2 frentes de trabalho, a primeira foi seguir a proposta da Associação Nacional dos Professores de Informática (ANPRI) a qual disponibilizou cursos online com equivalência a 100 horas da FCT. Os cursos englobaram várias áreas, nomeadamente, informática, eletrónica, multimédia e programação: “Modelação 3D”; “Realidade Virtual”; “Simulação de placas e componentes eletrónicos no Tinkercad Circuits”; ”Cisco IT Essentials”; “Office – Funcionalidades Avançadas; Introdução à programação para jogos unity”; “Técnicas básicas de escrita de páginas dinâmicas em PHP” e “Introdução à programação em Java”. Gostaria de salientar que 95% dos alunos da turma optou pelo curso “Simulação de placas e componentes eletrónicos no Tinkercad Circuits” cujos conteúdos estão relacionados com a plataforma Arduíno e componentes. Figura 42 - Programa do Curso “Simulação de placas e componentes eletrónicos no Tinkercad Circuits” (Retirado do site oficial: http://www.anpri.pt/mod/forum/discuss.php?d=12815) A segunda frente de trabalho foi criada pela Coordenadora de Curso, que é a investigadora deste estudo, juntamente com os professores da área técnica do Curso. A equipa criou propostas de projetos relacionados com a área do curso e tendo em conta as competências de 100 cada aluno. Estes projetos foram postos à consideração dos alunos, tendo a maioria dos alunos optado pelos trabalhos que englobavam eletrónica, plataforma Arduíno e programação da mesma. Assim, podemos concluir que mesmo numa realidade extraordinária de pandemia, de forma a não prejudicar o final do Curso dos alunos, o recurso à utilização da plataforma Arduíno foi essencial para a resolução deste tipo de projetos realizados pelos alunos de forma remota. 6.2. Limitações do estudo Em relação às limitações do estudo realizado, consideramos que se o número de alunos e de professores entrevistados fosse maior, poderíamos ter um maior número de opiniões sobre a utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos nos cursos profissionais, o qual enriqueceria o estudo de caso. 6.3. Perspetivas futuras Pretendemos dar continuidade ao trabalho realizado neste estudo, aplica-lo a um público-alvo mais vasto de forma a comprovar os resultados obtidos e as perceções resultantes do estudo que poderão melhorar o resultado final. Assim, é nossa intenção ir mais longe e por isso iremos sugerir, já no próximo ano letivo aos Coordenadores de Curso e Orientadores Educativos de Turma, a realizarção de projetos interdisciplinares interturmas dos diferentes anos do mesmo curso do nosso estudo e também intercursos com o curso de técnico de gestão e programação de sistemas informáticos. Também, é nossa vontade criar parcerias com outras escolas que tenham cursos das mesmas áreas ou até de outras áreas de forma a criarmos e partilharmos projetos interescolas, podendo por exemplo, criar concursos com os projetos realizados pelos alunos das diferentes escolas. Por outro lado, como temos uma sólida ligação com empresas onde os alunos realizam a sua Formação em Contexto de Trabalho, podermos verificar junto das entidades acolhedoras se alguns dos projetos realizados pelos alunos poderiam ser usufruídos pelas empresas. Quanto ao desenvolvimento dos projetos, temos como propósito enriquecermos mais os projetos interdisciplinares pois consideramos que a plataforma Arduíno e respetivos componentes 101 eletrónicos ao permitirem trabalhar de forma articulada com várias áreas das Ciências Informáticas tais como a eletróncia, a manutenção dos equipamentos, a programação e a comunicação de dados, serão uma ótima solução para a criação dos projetos interdisciplinares dos alunos. Assim, os alunos ao tirarem maior partido dos conhecimentos e competências adquiridas, acompanhando a evolução tecnológica da plataforma Arduíno com o acréscimo de funcionalidades poderão criar projetos com caracterísiticas mais profissionais e mais inovadoras. Acreditamos que a utilização da plataforma Arduíno deverá ser uma estratégia a seguir na construção dos projetos nos cursos profissionais. 102 103 7. Referências Bibliográficas Bardin, L. (2018). Análise de Conteúdo . Lisboa: Edições 70. Boland, A., Cherry, G., & Dickson, R. (2014). Doing a Systematic Review: a student's guide . London: SAGE Publications LTD. Coutinho, C. P. (2018). Metodologia de Investigação em Ciências Sociais e Humanas – Teoria e Prática. (2ª Ed.). Coimbra: Almedina. Cherry, G., Dickson, R. (2014). Defining My Review Question and Identifying Inclusion Criteria in Boland, A., Cherry, G., & Dickson, R. (2014). Doing a Systematic Review: a student's guide (pp. 17-34). London: SAGE Publications LTD. Cherry, G. (2014). Writing My Discussion and Conclusions in Boland, A., Cherry, G., & Dickson, R. (2014). Doing a Systematic Review: a student's guide (pp. 125-140). London: SAGE Publications LTD. Dickson, R., Cherry, G., & Boland, A. (2014). 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Anexos ANEXO 1 - Portaria nº 897/2005 de 26 de Setembro, cria o Curso Técnico de Gestão de Equipamentos Informáticos ANEXO 2 - Grelha de Observação Direta na Aula Assistida - Alunos ANEXO 3 - Grelha de Observação Direta na Aula Assistida - Professores ANEXO 4 – Grelha da entrevista focus group brainstorming - Professores ANEXO 5 – Grelha da entrevista focus group final - Professores ANEXO 6 – Grelha da entrevista focus group brainstorming - Alunos ANEXO 7 – Grelha da entrevista focus group final - Alunos 112 113 114 ANEXO 6 – Grelha da entrevista focus group brainstorming - Alunos Focus group brainstorming alunos (objetivo 2) Objetivo 2 - Conhecer as práticas de utilização da plataforma Arduíno já utilizadas pelos alunos Local _______________________ Data ____/____/____ Hora ____: ____ Questões: 1 - 23 - 4 - 5 - Focus group brainstorming alunos (objetivo 3) Objetivo 3 - Identificar qual o contributo da utilização da plataforma Arduíno pelos alunos na realização dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais Local _______________________ Data ____/____/____ Hora ____: ____ Questões: 1 - 2 - 3 – 4 - 5 - 115 ANEXO 7 – Grelha da entrevista focus group final - Alunos Entrevista focus group alunos (objetivo 2) Objetivo 2 - Conhecer as práticas de utilização da plataforma Arduíno já utilizadas pelos aluno Local _______________________ Data ____/____/____ Hora ____: ____ Perguntas: Respostas: Qual a sua idade? 1 - Qual o projeto que está a realizar? 2 - Qual o tipo de plataforma Arduíno utilizada na construção do seu projeto interdisciplinar? 3 – Qual a utilização dada à plataforma Arduíno no seu projeto interdisciplinar? 4 - A plataforma Arduíno implica trabalho em hardware e em software . Tem preferência em alguma área? Se sim. Qual e porquê? 116 Entrevista focus group alunos (objetivo 3) Objetivo 3 - Identificar qual o contributo da utilização da plataforma Arduíno pelos alunos na realização dos projetos interdisciplinares dos cursos profissionais. Local _______________________ Data ____/____/____ Hora ____: ____ Perguntas: Respostas: 1. Na sua opinião qual o contributo da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares? 2. Na sua opinião o uso da plataforma Arduíno facilitou ou não a execução do projeto interdisciplinar. Se sim. Porquê? Se não. Porquê? 3. Quais as vantagens e as desvantagens da utilização da plataforma Arduíno na construção dos projetos interdisciplinares. 4. Considera que a utilização da plataforma Arduíno promoveu a aquisição de novas competências e novos conhecimentos? Quais?