Texto apresentado para obtenção da qualificação de mestrado

Qualificação - Mestrado Percurso da Pesquisa

Uma Proposta de Desenvolvimento de um Protótipo de Laboratório Remoto aplicado ao Ensino de Física

Moderna

Projeto de José Neres de Almeida Jr.

Orientador: Prof. Dr. Hermes Renato Hildebrand

TIDD – PUC-SP –

Mestrado – Programa de Pós-Graduação TIDD

São Paulo, 2014

Nome: José Neres de Almeida Junior – RA00005091 - Qualificação – Mestrado TIDD – PUC-SP 2

Sumário Resumo Geral ............................................................................................................ 4 Esquema Geral do Projeto........................................................................................ 5 CAPÍTULO I – Contextualização e Fundamentação ............................................. 14 1 Tema: Laboratório Remoto e o Ensino de Física Moderna ........................... 14 2 Problema: Dificuldades práticas - das simulações no ensino de física ao laboratório remoto. ................................................................................................. 14 3 Estado da Arte .................................................................................................. 17 4 Justificativa ....................................................................................................... 27 5 Objetivos da Pesquisa...................................................................................... 29

Objetivos Específicos ................................................................................ 29 6 Hipótese: Estratégias para adequação de laboratório remoto como instrumento de utilização complementar a aulas presenciais ............................ 29 7 Fundamentação Teórica ................................................................................... 31

Introdução ................................................................................................... 31 WebLab ....................................................................................................... 32

Arduino No WebLab .....................................................................................................34 O Que o Webduino traz de novo .................................................................................35

Procedimentos ........................................................................................... 36 Introdução .....................................................................................................................37 Descrição do WebLab-Deusto ....................................................................................38 Coleta de Dados ...........................................................................................................44 Segurança .....................................................................................................................45

CAPÍTULO II - Desenvolvimento ............................................................................ 46 8 Metodologia ....................................................................................................... 46 9 Protótipo - Procedimentos e Desenvolvimento ............................................. 54

Introdução ................................................................................................... 54 Contexto da Espectrofotometria no Ensino de Física Moderna ............ 55

10 Experimento de Espectrofotômetro Remoto Automatizado ...................... 58 Espectrofotômetros e seu Princípio de Funcionamento ..................... 59 Procedimentos de Construção .............................................................. 64

Ajuste Ótico: Montagem do Trilho Emborrachado ...................................................65 Montagem dos Circuitos (Sensor Detector de Cor TCS34725, Motor de Passo) ..66

10.2.2.1. Motor de passo e controle no sentido de rotação ..................................................66 10.2.2.2. Sensores:................................................................................................................81

10.2.2.2.1. Módulo Sensor Detector de Cores (TCS34725)............................................81 10.2.2.2.2. Sensor Infra-Vermelho ....................................................................................82

10.2.3. Procedimentos de medição do comprimento de onda: ...........................................96 10.2.3.1. Espectro projetado por difração .............................................................................96

10.3. Experimento Remoto .............................................................................. 97 10.3.1. Coleta dos Dados de Intensidade Luminosa e Comprimento de Onda: ................98

10.3.1.1. Saída Serial para a Internet....................................................................................98 10.3.1.2. Interface de Controle Remoto ................................................................................99

10.3.1.2.1. Descrição da Interface ....................................................................................99 10.3.1.3. Visualização do experimento pela WebCam........................................................100


10.4. Ambiente Virtual de Aprendizagem ..................................................... 102 10.4.1. Conceitos, Teoria e Aplicabilidade ...........................................................................102

10.4.1.1. O Moodle ..............................................................................................................106 10.4.2. Ambientes Virtuais e Ensino de Física ....................................................................109

11. Resultados ................................................................................................... 112 11.1. Realização Do Experimento Remotamente ........................................ 115 11.2. Página do Experimento: montagem, visual e controle ...................... 116

11.2.1. Página “Sobre o Experimento” .................................................................................117 11.2.2. Página “Resultados” ..................................................................................................117 11.2.3. Página Tabelas ...........................................................................................................118 11.2.4. Páginas “Teoria” e “Referências” ............................................................................119 11.2.5. Pagina “Simuladores”................................................................................................120 11.2.6. Página do Blog do Experimento ...............................................................................121 11.2.7. Página Faça você mesmo ..........................................................................................121 11.2.8. Configurações Finais .................................................................................................122

CAPÍTULO III – Análises, Conclusões Parciais e Próximas Etapas .................. 124 12. Análises Possíveis e Testes Futuros ......................................................... 124

12.1. Usabilidade Do Ambiente Virtual De Aprendizagem.......................... 124 12.1.1. Análise do Tempo de Latência ..................................................................................124 12.1.2. Interação Aluno-Interface ..........................................................................................125

13. Conclusões e Próximas Etapas ................................................................. 130 13.1. Considerações Finais ........................................................................... 130 13.2. Considerações dos Resultados Parciais ............................................ 131 13.3. Próximas Etapas ................................................................................... 132

Referências Bibliográficas ................................................................................... 133 ANEXO ................................................................................................................... 137

ANEXO 1 ............................................................................................................. 137 Interface de Controle Remoto: Programação para a Interface de Controle Remoto ..........137

ANEXO 2 ............................................................................................................. 146 ANEXO 3 ............................................................................................................. 148

Programação no Arduino ..........................................................................................................148


Uma Proposta de Desenvolvimento de um Protótipo de Laboratório Remoto aplicado ao Ensino de Física Moderna

Mestrando: José Neres de Almeida Junior – RA00005091 Orientador: Hermes Renato Hildebrand Resumo Geral Este trabalho visa apresentar o projeto educacional Webduino e suas características, dentro do contexto do uso de um Laboratório Remoto aplicado ao ensino de Física Moderna, ou seja, um laboratório de sensoriamento remoto que se desenvolve na PUC/SP, focado, portanto, no ensino de conteúdos de Física, e que para tanto, é necessário que esteja adequado a um ambiente virtual de ensino e aprendizagem (ambiente virtual de aprendizagem, AVA). Para tanto, este estudo, e a implementação do experimento, serão realizados com uma abordagem de construção de protótipo, com base na ideia da metodologia de desenvolvimento, ressaltada por Van den Ayken, visando uma implementação inicial e verificação, com testes de funcionalidade e adequação a possíveis necessidades de usuários, para posterior utilização do Laboratório Remoto e verificação de possíveis melhorias na aprendizagem de alunos, complementando o ensino ministrado por professores, em escolas. Sendo assim, inicialmente foram realizadas pesquisas de levantamento do estado da arte e foi realizado o levantamento da fundamentação teórica do tema proposto, e frente as necessidades atuais, procedeu-se à montagem do protótipo do experimento, bem como a estruturação da arquitetura de rede criada para a adequação do laboratório com acesso remoto, dentro de um ambiente de aprendizagem que seja condizente com as necessidades educacionais do usuário, com relação a tópicos de Física Moderna, bem como à possíveis necessidade pedagógicas dos profissionais da área, esta última ainda em remodelação. Ainda, no ambiente elaborado, o laboratório remoto pretende desenvolver recursos didáticos que permitam utilizar a placa Arduino aplicada ao Ensino de Ciências, em particular no Ensino de Física, em nível Médio e Superior (seja em Licenciaturas, seja em Educação Continuada de Professores). A plataforma de desenvolvimento selecionada para gerenciar os experimentos é o WebLab-Deusto, por sua inteligibilidade, funcionalidade e segurança. Devido às questões estruturais de um Laboratório Remoto, e como apontado na literatura pesquisada (Lima et. al., 2013), (Silva, 2007), (Neto, 2012), também é necessário que a plataforma de desenvolvimento e acionamento do experimento esteja inserida no Ambiente Virtual a ser modelado, conforme parâmetros que possibilitem ao usuário a aprendizagem dos conceitos físicos trabalhados e das experiências que ele venha a controlar e coletar os dados para posterior análise. Para tanto, vem se construindo, além do experimento que especifica o laboratório remoto, também o ambiente virtual para contemplar as necessidades pedagógicas e educacionais para o ensino e a aprendizagem dos conceitos físicos da experiência que o usuário realiza. PALAVRAS-CHAVE: Arduino, Weblab-Deusto, Laboratório Remoto, Ensino de Física, Ambiente Virtual de Aprendizagem, Física Moderna.


Esquema Geral do Projeto Frente às necessidades enfrentadas pelas escolas e por alunos em serem

apresentados a conteúdos de Física, de uma forma que possibilite ser atraente ao mesmo tempo em que seja significativa para a aprendizagem de quem a estuda, este projeto visa o uso de experimentação remota de conteúdos de Física Moderna, através de uma interface de controle remoto associado a um experimento físico real, de modo que o usuário possa investigar os fenômenos decorrentes do experimento real. Com a possibilidade de a interface do experimento estar inserida dentro de um contexto de ambiente virtual e aprendizagem, acrescenta-se ao experimento a ênfase de seu uso voltado ao aspecto educacional, com enfoque em simulações, textos, imagens e outros conteúdos, mais informais, que possibilitem o enfoque da aprendizagem destes conteúdos da Física Moderna, não somente através do experimento remoto.

Para que isso aconteça, este projeto está dividido em Três partes, a citar: Capítulo 1: Contextualização e Fundamentação, o qual trata do contexto da questão dos conteúdos de Física, bem como do uso de laboratórios (reais, virtuais e remotos) na educação, além da justificativa e objetivos deste projeto. Além destes tópicos, neste capítulo são tratadas as metodologias utilizadas para a confecção do argumento teórico e prático da experimentação remota. No Capítulo 2: Desenvolvimento, tratam-se os desenvolvimentos instrumentais e teóricos para a realização da montagem do protótipo bem como resultados coletados até o momento, além da ideia de confecção e as etapas para a realização do ambiente virtual de aprendizagem, mais voltado a uma aprendizagem informal dos conceitos de Física Moderna, além do experimento de espectrofotometria em si; finalmente, o Capítulo 3: Análises e Conclusões trata das discussões teóricas e práticas, desde a idealização de um espectrômetro, passando por questões do contexto da Física Moderna e a Educação até o que é necessário para a montagem, culminando nas análises dos resultados e o que podem servir ao propósito de apoiar o ensino de Física aliado a instrumentalização e visualização remota, dentro dos quais se insere em um contexto interativo, o ambiente de aprendizagem.

Para cada um destes capítulos foram subdivididas seções que especificam cada um dos tópicos necessários para uma boa compreensão do contexto, dos objetivos,


da justificativa e da metodologia, além dos procedimentos utilizados na confecção tanto do trabalho experimental, quanto da parte teórica e conceitual envolvidas na montagem deste protótipo de experimentação remota em Física Moderna. A seguir um breve resumo de cada um dos itens relacionados aos respectivos capítulos: Resumo Geral

Trata do resumo geral do projeto, as justificativas que levam o autor a realizar este projeto, as hipóteses do mesmo, seus objetivos, descrição de algumas das metodologias, resultados parciais e o que se conclui até o momento.

CAPÍTULO I - Contextualização e Fundamentação

1. Tema: Laboratório Remoto e o Ensino de Física Moderna

Aqui se descreve o tema do projeto, a montagem de um protótipo e das arquiteturas necessárias para o desenvolvimento de um laboratório remoto como complementação, para aulas presenciais, e auxílio à abordagem de tópicos de Física Moderna, seja experimental, seja teórica. Trata-se, para tanto, das questões teóricas e do contexto do desenvolvimento de laboratórios remotos, bem como do ambiente de aprendizagem no qual será inserido o laboratório, e possíveis testes futuros, para validação em aplicações ligadas ao ensino de Física.

2. Problema: As dificuldades práticas: das simulações no ensino de física ao laboratório remoto.

Frente ao tema proposto, neste item são discutidas as problemáticas do ensino de Física, seu contexto em ambiente nacional, os problemas relacionados a falta de significado de determinados assuntos para a vivência do aluno, e como solução a esta questão discorre-se das possibilidades atualmente utilizadas, começando pela simulação/simuladores aplicados ao ensino de Física, tanto para as vantagens quanto desvantagens, passando pelos laboratórios aplicados como possibilidade de tratamento de assuntos mais práticos ao ensino de Física, discorrendo-se da forma como são utilizados, incorrendo-se nos mesmos problemas de aulas tradicionais. Frente a isso, argumenta-se da possibilidade de laboratórios remotos como complementação às aulas práticas, de modo a torna-las mais significativas e interessantes. Levanta-se, porém, o fato de não se utilizar estes laboratórios remotos da mesma forma como vem sendo ministradas as aulas, a fim


de nãos e voltar ao mesmo problema. Com isso torna-se interessante a utilização de ambientes virtuais de aprendizagem, nos quais serão inseridos os laboratórios remotos, de modo a tornar a aprendizagem dos conteúdos de Física Moderna mais informais e interessantes ao usuário que vier a utilizá-lo.

3. Estado da Arte A partir das problemáticas levantadas demonstra-se neste item o estado da arte

relacionado ao uso de laboratórios remotos no ensino de Física, ou seja, o que vem sendo feito hoje em dia e de que forma os laboratórios são utilizados.

Além disso, apontam-se que, pelos relatos de pesquisa, como o acesso remoto a experimentos reais pode incrementar o processo de ensino e aprendizagem de Física e de que forma isso pode ser feito. Evidencia-se que a Experimentação Remota associada ao ensino de ciências, no Brasil e no mundo, ainda é um campo muito novo e pouco explorado, de modo que as consequentes e eventuais limitações na utilização desta ferramenta de ensino devem ser estudadas de forma aprofundada, ou seja, deve-se estabelecer uma metodologia adequada, a fim de se suprir as necessidades de uma aula prática.

Assim, uma solução passível de se considerar é a de que os laboratórios online, reais ou virtuais, necessitam de um ambiente de aprendizagem completo, que ofereça ao aluno apoio para a realização das experiências, a fim de se atribuir uma aprendizagem significativa ao qual o usuário consiga interagir e visualizar, coletando dados e analisando-os, assimilando assim a teoria acerca do experimento. Para tanto, argumenta-se que o ambiente de aprendizagem deve conter material de apoio, (hipertextos contendo fundamentação teórica, conceitos, metodologia de relatório (exemplos), com a experimentação remota se embasando em uma metodologia própria, devidamente elaborada, da mesma forma que uma aula prática presencial também necessita de uma metodologia específica baseada em teorias de ensino-aprendizagem, para que afinal, nãos e volte aos mesmo problemas atualmente enfrentados, de modo a tornar ao usuário uma experiência de aprendizagem que seja rica para sua vivência e com significado, de modo que este usuário assimile os conceitos, adequando-os à sua experiência.

Neste item, finalmente, através dos relatos dos autores lidos, sugere-se que os Laboratórios de Experimentação Remota surgem como algo novo e promissor, com tendência de se tornarem instrumentos de experimentação muito eficientes, precisando, porém de uma quantidade maior de pesquisas sistemáticas sobre suas reais potencialidades, particularmente, na aprendizagem significativa em Física. Para que se possa utilizar as experiências remotas não somente como curiosidade pelo acesso, mas


como um instrumento, um recurso eficiente para tornar a aprendizagem de conceitos de Física Moderna mais reais aos usuários, e não algo desinteressante e sem significado.

4. Justificativa

No item de justificativa, como complementação aos itens de contextualização (problemática) e de estado da arte, formaliza-se o argumento das vantagens associadas ao uso da experimentação remota dentro de um ambiente virtual e aprendizagem bem estruturado e que vise a uma aprendizagem significativa, desassociando a visão de disciplina sem significado e difícil. Coloca-se aqui a possibilidade de uso da experimentação remota dentro do ambiente de aprendizagem, tanto para o usuário aluno quanto para professores, além de futuras iniciativas associando a experimentação remota com cursos de engenharia, como em conteúdos associados a automação e eletrônica, e não somente no curso de Física, com a Física Moderna em si, já que nos cursos de engenharia a Física Moderna serve de referência teórica.

5. Objetivos da Pesquisa e Objetivos Específicos Em resumo, são descritos os objetivos do projeto que tangenciam os procedimentos

realizados, no sentido de dar uma finalidade e propósito ao argumento de se construir um experimento que possa ser acionado remotamente.

6. Hipótese: Aqui são apresentadas as hipóteses para se considerar o desenvolvimento deste

projeto, principalmente no que se refere às estratégias para adequação de laboratório remoto como instrumento de utilização complementar a aulas presenciais, apresentando o posicionamento de autores que trabalharam no assunto e os resultados que chegaram permitindo a análise da situação atual e possibilidades do que se pode fazer, resultando na adequação dos laboratórios remotos como recurso a aprendizagem de conteúdos de Física Moderna sob um aspecto mais significativo e atraente ao usuário.

7. Fundamentação Teórica Subdividido nos itens Introdução, WebLab (o qual se divide em “Arduino No

WebLab” e em “O Que o Webduino traz de novo”) e Procedimentos (dividido em “Introdução”, “Descrição do WebLab-Deusto”, “Coleta de Dados” e em “Segurança”), este tópico abrange a teoria que cerca a arquitetura cliente-servidor por trás da platarforma de interação e acesso remoto, baseada na interface existente da Universidade de Deusto;


fundamenta também o porquê de se usar a plataforma de hardware Arduino associado com um WebLab, para uso educacional, a fim de se disponibilizar conteúdos científicos, bem como poder acionar os experimentos que contém estes conceitos. Descreve-se aqui os procedimentos para a montagem da arquitetura de software, a ideia de criação da plataforma de acesso remoto junto com o Arduino, a contextualização de se usar novas ferramentas tecnológicas em associação com os conteúdos educacionais e científicos, a fim se possibilitar a formação e informação do usuário, para atrair que usar para a descoberta de novos conhecimentos científicos; são detalhadas também as facilidades de acesso e possibilidades de interação do usuário com a interface, além de se estar em um ambiente seguro e com coleta de dados em tempo real.

CAPÍTULO II – Desenvolvimento

8. Metodologia No item de metodologia descrevemos as etapas, desde a contextualização e

fundamentação teórica (tanto em questão do que é e para que se é utilizado um laboratório remoto, passando por aplicações), até a questão da descrição da montagem do protótipo, (desde a conceituação e definição de componentes e posições, até discussões de prováveis usos futuros do projeto). São descritas neste item as fundamentações metodológicas da pesquisa, no sentido de se utilizar de uma abordagem de pesquisa de desenvolvimento (ou metodologia de desenvolvimento) concomitante a construção de um protótipo, para posterior uso em aplicações educacionais, com vistas a possibilidade de implementação em escolas de ensino médio, com os testes a serem realizados em posterior projeto.

Neste tópicos são elencadas as etapas do projeto, desde as pesquisas de levantamento do estado da arte, levantamento da fundamentação teórica do tema proposto, e frente às necessidades atuais, procedendo-se à montagem do protótipo do experimento, e estruturação da arquitetura de rede necessária para a adequação do laboratório com acesso remoto, dentro de um ambiente de aprendizagem que seja condizente com as necessidades educacionais do usuário, com relação a tópicos de Física Moderna, bem como à possíveis necessidade pedagógicas dos profissionais da área. No caso do ambiente virtual, este está em etapa de conceituação e estruturação.

E a fim de se referenciar a metodologia implementada são descritos autores que relatam sobre as vantagens de uso do laboratório remoto (Nedic, 2003), analisando-se os usos que se tem atualmente através de revisão do estado da arte atual (Cardoso e


Takahashi, 2011), e que, com base nas conclusões coletadas pelos autores, abre-se um campo de possibilidades e de experimentações, as quais devem ser melhor trabalhadas, visando as potencialidades que advém de uma maior sistematização.

Frente a este quadro, em termos metodológicos, verificou-se, para esta etapa do projeto, antes da implementação do protótipo e verificação em ambiente educacional, a linha que melhor se enquadra é a de um modelo metodológico misto muito divulgado no domínio da Tecnologia Educativa e que, na literatura, se designa por metodologia de desenvolvimento (VAN DEN AKKEN, 1999), a qual, utiliza, para a coleta e análise de dados, instrumentos e técnicas tanto das abordagens quantitativas quanto qualitativas. Ainda, Coutinho e Chaves (2001) sintetizam que as características básicas deste modelo metodológico deve prezar que o fim último da pesquisa não é testar a teoria mas resolver problemas práticos dos professores, ou de usuários; remete que a busca de uma solução para o problema passa pela concepção de uma solução “protótipo” que deve ser fundamentada desde um ponto de vista teórico e prático (ouvidos os profissionais no terreno) e articulada com objetivos de aprendizagem; e com base nesta solução protótipo, deve-se testar, avaliar e refinar o processo, num processo interativo, da solução protótipo concebida, o que implica colaboração permanente entre investigadores, professores, tecnólogos, usuários.

Tendo a metodologia a ser empregada, com relação a elaboração, desenvolvimento e avaliação de um protótipo, o passo seguinte foi a escolha do laboratório remoto a utilizar como referência, base para o desenvolvimento do próprio laboratório remoto, inserido em um ambiente virtual de aprendizagem. Diante disso, estamos desenvolvendo nosso próprio laboratório remoto de Física, com foco no ensino de Física, ambientado na Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP), com base na investigação dos recursos e vantagens do laboratório remoto da Universidade Federal de Santa Catarina – Campus Araranguape, o RexLab (SILVA, 2006), além da interface de uso do WebLabDeusto (UNIVERSIDADE DE DEUSTO, 2015), para a criação do ambiente virtual.

Com base nestes laboratórios, procuramos mesclar características e introduzir outras, principalmente no que se refere ao aspecto pedagógico e conceitual de tópicos de Física Moderna, desde a concepção teórica dos experimentos até questões de aplicações tecnológicas relacionadas ao tema trabalhado no experimento remoto, que podem favorecer uma melhor aprendizagem.

9. Protótipo - Procedimentos e Desenvolvimento


Aqui se descrevem os procedimentos da montagem do protótipo do experimento real, bem como os procedimentos do experimento remoto (para acesso e controle pela interface colocada dentro do ambiente virtual de aprendizagem, o qual tem seus procedimentos ainda em fase de montagem). São subdivididos em três frentes: uma introdução, considerando como início a metodologia de desenvolvimento descrita anteriormente e com base nas etapas de desenvolvimento, é feita uma breve descrição das etapas do nosso desenvolvimento dos procedimentos do protótipo (da estrutura física e da virtual), a segunda parte, mais referencial teórica, para as considerações de um experimento de espectrometria, contidos nos itens “Contexto da Espectrofotometria no Ensino de Física Moderna”, em que se conceitua a importância da Física Moderna, problemas enfrentados no ensino da mesma, e como proposta o uso de laboratórios com recursos, e em particular o laboratório remoto, dentro de uma proposta de ambiente de aprendizagem. Frente às características do laboratório remoto, e suas vantagens, segue-se ao subitem “Experimento de Espectrofotômetro Remoto Automatizado” e “Espectrofotômetros e seu Princípio de Funcionamento”, nos quais são desenvolvidos a ideia de se aplicar o experimento remoto com o experimento de espectrofotometria/espectrometria. Seguindo, a terceira frente é a parte mais prática, dentro da qual são descritos os procedimentos, programações e metodologias de montagem tanto do experimento real, quanto das interfaces de controle remoto e de adequação ao ambiente virtual. Estas considerações estão separadas nos seguintes itens: (acesso remoto do experimento) “Interfaces”, “Visualização do Experimento” e “Interface de Controle Remoto para acionamento da lâmpada de LED”; (descrições do ambiente virtual) “Construção do Ambiente Virtual de Aprendizagem”; (testes de funcionamento) “Teste de Funcionamento da Programação do Arduino”, “Teste de Funcionamento da Programação de Acionamento da Lâmpada de LED” e “Teste de Acionamento do Experimento e Coleta de Dados”.

10. Experimento de Espectrofotômetro Remoto Automatizado Este capítulo descreve as etapas de construção tanto do experimento físico, até as coletas dos dados (seja da composição de cores, seja dos dados de irradiância por comprimento de onda), quanto do experimento remoto (desde as etapas conceituais do ambiente virtual, quanto da montagem das páginas de acesso remoto – e a descrição de como se dá o acesso remoto - e propriamente do ambiente virtual). Este capítulo é dividido em tais partes: 10.1 Espectrofotômetros e seu Princípio de Funcionamento


10.2 Procedimentos de Construção: foram subdivididos em 10.2.1 Ajuste Ótico: Montagem do Trilho Emborrachado, 10.2.2 Montagem dos Circuitos (Sensor Detector de Cor TCS34725, Motor de Passo), subdividido em 10.2.2.1 Motor de passo e controle no sentido de rotação; 10.2.2.2. Sensores (subdivididos em 10.2.2.2.1. Módulo Sensor Detector de Cores (TCS34725), 10.2.2.2.2. Sensor Infra-Vermelho), 10.2.3 Procedimentos de medição do comprimento de onda (subdivivido em 10.2.3.1. Espectro projetado por difração); . 10.3. Experimento Remoto, dividido em 10.3.1. Coleta dos Dados de Intensidade Luminosa e Comprimento de Onda, (subdividido em 10.3.1.1. Saída Serial para a Internet, 10.3.1.2. Interface de Controle Remoto, (sendo 10.3.1.2.1. Descrição da Interface) e 10.3.1.3. Visualização do experimento pela WebCam); 10.4. Ambiente Virtual de Aprendizagem (dividido em 10.4.1. Conceitos, Teoria e Aplicabilidade, 10.4.1.1. O Moodle e 10.4.2. Ambientes Virtuais e Ensino de Física)

11. Resultados Como os resultados estão sendo coletos, e estamos em fase de testes da montagem

para adequação ao ambiente virtual, o qual, por sua vez, também está sendo readequado às necessidades pedagógicas (possíveis) futuras, neste item, provisoriamente, disponibilizamos as imagens das páginas do experimento, no que se refere ao aspecto visual, descrição das montagens e da interface de controle para acesso ao experimento, com visualização do mesmo. Além de comentar brevemente sobre a necessidade de cada página, sua função no experimento e comentar também sobre a necessidade da descrição do experimento e de objetos educacionais que venham a possibilitar uma melhoria na aprendizagem, de forma a torna-la mais significativa e que o usuário possa por si descobrir novos conceitos, experiências e aplicações. Esta subdividido nas seguintes partes: 11.1. Realização do Experimento e 11.2. Página do Experimento: montagem, visual e controle. Este item (11.2.), por sua vez, se subdivide nos itens a respeito da montagem das páginas, ou seja, em: 11.2.1. Página “Sobre o Experimento”, 11.2.2. Página “Resultados”, 11.2.3. Página Tabelas, 11.2.4. Páginas “Teoria” e “Referências”, 11.2.5. Pagina “Simuladores”, 11.2.6. Página do Blog do Experimento, 11.2.7. Página Faça você mesmo, 11.2.8. Configurações Finais.

CAPÍTULO III – Conclusões Parciais e Próximas Etapas


12. Análises Possíveis e Testes futuros Este item trata a respeito das análises possíveis a serem realizadas a partir dos

resultados que esperamos realizar. Obviamente, dependendo dos resultados a serem encontrados podem surgir novas análises. Contudo, mesmo com resultados inesperados este item é importante pois fundamenta a análise a ser realizada e os testes que devemos implementar para verificação da usabilidade do sistema e de como se dá a interação do aluno com a interface, bem como quais problemas podem eventualmente surgirem e de que forma poderemos contornar. Este item se divide em mais um tópico, 12.1. Usabilidade Do Ambiente Virtual De Aprendizagem, que, como o próprio título explica, trata de como se dá a usabilidade do sistema e de que forma poderemos investiga-la e testá-la. Este tópico, por sua vez, se subdivide em outros dois (12.1.1. Análise do Tempo de Latência e 12.1.2. Interação Aluno-Interface) que tratam dos testes a serem realizados, com base em tarefas a serem implementadas, com base no que foi discutido na literatura a respeito, como se encontra em (TAKAHASHI, 2014).

13. Conclusões e Próximas Etapas Neste item são levantadas considerações finais, parciais, do projeto até esse

momento, o que fizemos e o que pretendemos fazer, bem como no que ele pode vir a auxiliar, tanto por sua característica quando pelo aspecto inovador e dinâmico. São consideradas e retomadas as ideias iniciais a partir das quais são descritos os procedimentos das etapas desenvolvidas até o momento e o que se obteve a partir delas, pela qual são descritas as próximas etapas, resumidamente, as etapas de construção e ambiente virtual e aprendizagem e melhoria da interface de controle e visualização do experimento. Este item é subdividido em 13.1. Considerações Finais, 13.2 Considerações dos Resultados Parciais e 13.3. Próximas Etapas.


CAPÍTULO I – Contextualização e Fundamentação

1 Tema: Laboratório Remoto e o Ensino de Física Moderna O tema do trabalho em questão é a montagem de um protótipo e das

arquiteturas necessárias para o desenvolvimento de um laboratório remoto como complementação, para aulas presenciais, e auxílio à abordagem de tópicos de Física Moderna, seja experimental, seja teórica. Para tratar a questão, é necessário se compreender primeiramente o que é um laboratório remoto, também denominado WebLab. O objetivo de um laboratório remoto é possibilitar a realização e controle em tempo real de experimentos, usando como meio a internet. Esse ambiente, a ser desenvolvido, tanto pratica, quanto teoricamente, deverá ser testado em suas funções e futuramente validado em aplicações ligadas ao ensino de Física.

2 Problema: Dificuldades práticas - das simulações no ensino de física ao laboratório remoto.

Os resultados da aprendizagem do aluno (CLOUGH, 2002) podem ser impactadas pelas práticas experimentais, e pela forma como ela é conduzida em sala de aula; isto é, as práticas experimentais em sala de aula somente terá um impacto maior, desde que não se recaia nos problemas das aulas expositivas tradicionais, com giz e lousa, que pouco estimula a criatividade e o envolvimento dos aprendizes (SIEVERS, 2012). Dentro desta perspectiva, os laboratórios são utilizados para fornecer uma prova de que os princípios teóricos podem ser demonstrados na prática. Quando usado adequadamente, eles podem entusiasmar motivar e inspirar estudantes.

Para tanto, um laboratório de ensino requer compromissos de tempo, de espaço e de financiamento para aquisição, instalação e manutenção de equipamentos e, em seguida acomodações para os alunos. Por outro lado, uma das questões de uso do laboratório de ensino é o espaço físico, o qual é determinante para realização de cortes para limitação do número de vagas nas escolas. Sendo assim, é possível propor uma solução ao problema através da utilização de tecnologia para aumentar


os recursos didáticos. Mas como aplicar o uso da tecnologia como forma de investigação dos conceitos trabalhados em um laboratório de ensino, presencial?

Uma possibilidade seria o uso de simulações, já que permitem a interação com modelos que representam o comportamento de processos e experimentos nem sempre visíveis a olho nu, dependendo do modelo teórico utilizado, além de ser possível a alteração de parâmetros na simulação, permitindo a comparação do comportamento representado em relação ao comportamento do fenômeno no mundo real. Em relação a função da simulação, para Studart (2010),

A principal função da simulação consiste em ser uma efetiva ferramenta de aprendizagem, fortalecendo bons currículos e os esforços de bons professores. A finalidade de uso pedagógico da simulação pode ajudar a introduzir um novo tópico, construir conceitos ou competências, reforçar ideias ou fornecer reflexão e revisão final (STUDART, 2010, p.29).

Em contrapartida, caso não se reflita na adequação da simulação ao experimento real, pode-se induzir o aluno a pensar que a simulação represente a realidade, o que se configura como um erro de conceito, já que a simulação, por mais atraente que seja, é uma representação de um modelo matemático, o qual por sua vez, descreve um modelo físico, ou seja, uma interpretação da realidade.

É preciso ter-se em mente que o ponto de partida de toda simulação é a imitação de aspectos específicos da realidade, isto significando que, por mais atraente que uma simulação possa parecer, ela estará sempre seguindo um modelo matemático desenvolvido para descrever a natureza, e este modelo poderá ser uma boa imitação ou, por outras vezes, um autêntico absurdo. Uma simulação pode tão somente imitar determinados aspectos da realidade, mas nunca a sua total complexidade. Uma simulação, por isso, nunca pode provar coisa alguma. O experimento real será sempre o último juiz. (MEDEIROS e MEDEIROS, 2002, p. 83).

Também por isso, por ser uma representação da realidade, muitas simulações não incluem fatores práticos dos próprios experimentos, como as fontes de incertezas e erros, os quais alteram o resultado real. Dependendo do tipo de experiência, os tipos de erros se analisados poderiam contribuir a uma análise mais rica do próprio fenômeno, além da descoberta de outras relações entre o experimento em si e outras propriedades, submetendo o aluno a um mundo onde poderá encontrar perturbações nos sistemas estudados ou erros de aferição dos equipamentos. Por isso, segundo Hanson (2009) objetos de aprendizagem virtuais, que simulam situações reais através de dados pré-gravados, tem recebido críticas dos alunos e educadores. Com isso, algumas simulações apresentam o mesmo resultado, pois não incluem o erro experimental, que pode ser ocasionado pela calibração dos equipamentos.


Em um Congresso sobre ensino e internet (INTER-UNIVERSITY, 2008), os desenvolvedores de simulações, concordaram sobre as dificuldades de criar um programa de computador para simular um processo de forma realista.

Outra forma de se utilizar a tecnologia é utilizando experimentos apenas com hardware. Nesta direção, uma abordagem alternativa é fornecer laboratórios de acesso remoto, alternativa que vem apresentando uso cada vez mais crescente no exterior, pela crescente disponibilidade e capacidade dos computadores pessoais, como é o caso (apud SIEVERS JUNIOR et al, 2012 p.2):

do uso de laboratórios remotos em ciências ambientais e ecológicos (KREHBIEL, 2003), mas são encontrados principalmente nos departamento de engenharia, por exemplo química (SELMER, 2007), elétrica (LANG, 2007) e (LOWE, 2009) e mecânica (WEIGHTMAN, 2007), além de física (HANSON, 2009).

O que atrai também ao uso do laboratório remoto é a possibilidade de acesso via internet ao experimento real, de modo que as fontes de incerteza possam ser investigadas; além da possibilidade de se utilizar a experiência real acessada remotamente junto a simulações/objetos de aprendizagem, que possam descrever o modelo utilizado, como uma ferramenta pedagógica, com possibilidade de análises mais ricas e comparativas.

A tecnologia do laboratório com acesso remoto, também denominado WebLab, está sendo desenvolvida em um número crescente de instituições de ensino superior e está ramificando para outras disciplinas e para outros níveis de ensino (apud SIEVERS JUNIOR et al, 2012, p. 2):

No Brasil podemos encontrar alguns laboratórios como (KYATERA, 2008), e um laboratório para prática remota de aulas Laboratoriais de Física (SILVA, 2007). Muitos laboratórios remotos são acessados por qualquer navegador convencional (WEIGHTMAN, 2007), esses recursos proporcionam oportunidades à instituições de todo o mundo para acesso ao equipamento experimental.

Alguns usuários e pequenos grupos estão se formando e deram provas do sucesso da colaboração e compartilhamento de recursos sobre limites internacionais (GARCÍA-ZUBÍA et al, 2012, p. 230). Existe um grande potencial para colaboração e compartilhamento de recursos em escala nacional e internacional.

Entretanto, antes dos laboratórios remotos poderem atingir o seu real potencial, várias questões logísticas fundamentais continuam a exigir, tais como: Como as instalações serão financiadas e mantidas? Quem terá acesso e quando? Mais debates


são necessários para resolver essas questões e chegar a um consenso sobre os pontos fortes e fracos dos laboratórios remotos e seu lugar no currículo, além de discussões acerca da possibilidade de se utilizar com complemento de simulações e como complemento a aulas presenciais. Além destas discussões, há controvérsias em cursos sobre a eficácia dos laboratórios remotos em entregar resultados de aprendizagem, e seus efeitos globais sobre a experiência dos alunos. A maioria dos exemplos de laboratórios remotos hoje são apenas versões remotas dos laboratórios tradicionais e alguns pesquisadores fazem comparações diretas entre os resultados da aprendizagem com os laboratórios tradicionais versus laboratórios remotos. Fato este que evidencia apenas uma transferência da aula expositiva para uma aula laboratorial a distância, o que apenas continua com o problema.

Nesse sentido, nosso objetivo, aqui, é começar a investigar de que forma pode se propor a adequação de um laboratório remoto junto a aulas presenciais, no que se diz respeito a conteúdos de Física Moderna, e consequentemente, quais interfaces podem ser melhor elaboradas e utilizadas junto ao ambiente virtual de aprendizagem no qual o laboratório remoto esteja inserido, visando que o usuário (seja professor ou aluno) possam desfrutar dos recursos existentes, os trabalhando de forma em que se possa aprofundar a compreensão dos assuntos tratados.

3 Estado da Arte No capítulo de problematização, abordamos o contexto dos laboratórios e mais

adiante (no item “Justificativa”) será analisado a escolha e o porquê do uso do laboratório remoto para os propósitos do projeto, bem como, aqui se inicia a abordagem de como está a situação e o usos dos mesmos.

Para continuar essa abordagem, analisemos as questões principais levantadas por Cardoso e Takahashi (2011). Isso nos remete a entender as discussões a respeito do desenvolvimento e o uso no contexto educacional de Física dos Laboratórios Remotos. Para tanto, serão estudados os trabalhos realizados por autores que trabalharam neste mesmo tema, dentro das observações levantadas por Cardoso e Takahashi (2011), e consequentemente quais as dificuldades encontradas, as discussões levantadas por eles, a fim de enquadrar os problemas a serem trabalhados neste projeto.


No artigo de Cardoso e Takahashi (2011), publicado na RBPEC, os autores fazem o “[...] levantamento e análise de trabalhos sobre o assunto em revistas e periódicos de ensino e educação, no Brasil e no exterior. ” O intuito dos autores, assim como um dos objetivos deste projeto corrente, é investigar se (e como) os laboratórios remotos estão sendo utilizados para o ensino, particularmente, de Física, com o objetivo de avaliar o potencial desse recurso para o ensino-aprendizagem da disciplina. Para tanto, os autores discorrem das necessidades de um laboratório remoto e das potencialidades que o uso da experimentação demonstra para o processo de ensino-aprendizagem, fundamentando-se nas avaliações tanto de documentos oficiais como o PCN+ (BRASIL, 2002), quanto de pesquisadores. Dentro desta perspectiva de experimentação, aliada ao princípio de utilização de materiais de fácil acesso e possibilidade de viabilizar a mesma experiência com acesso remoto, Cardoso e Takahashi (2011, p. 188) apontam que:

A utilização desses Laboratórios de Experimentação Remota, como são conhecidos, permitiria a realização cooperativa de experimentos reais com o objetivo de prover uma melhor compreensão dos fenômenos científicos e estimular um interesse maior pela carreira científica.

E, indo além (CARDOSO; TAKAHASHI, 2011, p. 188):

[...] a Experimentação Remota não auxilia a aprendizagem por si só; o uso da experimentação deve ser amparado por ferramentas didáticas e metodologias devidamente fundamentadas.

De forma que concluem que a perspectiva de uso dos laboratórios remotos nãos e dá somente em ambientes que se utilizem de Educação a Distância (EaD), mas também presencialmente:

Assim, um laboratório remoto pode auxiliar na aprendizagem de conceitos físicos, sendo um importante recurso nos cursos de Educação a Distância (EaD) que exigem aulas práticas, como também aulas presenciais tornado-a mais interativa e mais dinâmica. Pode, ainda, auxiliar o aprendiz independentemente das aulas e viabilizar a realização de experimentos mais complexos e/ou de difícil acesso. (CARDOSO; TAKAHASHI, 2011, p.188-189)

Com base nestas prerrogativas, os autores abordam a metodologia de

investigação de laboratórios remotos, desde sua adequação até a sua implementação e uso educacional. Nesse sentido, Cardoso e Takahashi selecionaram e analisaram artigos de periódicos Qualis1 A, nacionais e internacionais, entre os anos 2000 e 2009.


Para a seleção dos periódicos, utilizaram a lista completa da Capes, que contém a classificação da produção intelectual, e apuraram todos os periódicos das seções Educação e Ensino de Ciências e Matemática. Além desses, também selecionaram todos os outros periódicos que continham as palavras ensino, educação e seus correspondentes em inglês e espanhol. No total, encontraram 78 periódicos.

Como critério de seleção dos artigos, optaram por pesquisar, nos títulos, as palavras-chave “experimentação remota”, “laboratório remoto” e seus correspondentes em inglês e espanhol. Com este critério de seleção, Cardoso e Takahashi (2011) encontraram 31 artigos em apenas 5 periódicos internacionais: “Computer Applications in Engineering Education, Computers & Education”, “IEEE Transactions on Education”, “Journal of Research in Science Teaching” (versão impressa) e “Physics Education” (versão impressa).

A partir dos artigos encontrados, eles fizeram um levantamento do número de artigos publicados em cada ano e em cada área de conhecimento, verificando em quais periódicos foram publicados e para qual nível de ensino, de forma a elaborar uma síntese dos objetivos, metodologias e estratégias utilizadas e as principais contribuições para o ensino. A partir disso, os autores fizeram uma análise em relação ao enfoque, à justificativa de utilização da Experimentação Remota, às vantagens e desvantagens do uso do laboratório remoto e à utilização de metodologia de ensino.

A partir destas considerações, os autores começam a análise preocupando-se em verificar como vem sendo o desenvolvimento de pesquisas sobre laboratórios remotos nos últimos 10 anos. A partir das análises feitas, constatam que as pesquisas relacionadas a experimentos que podem ser operados remotamente são relativamente recentes, devido ao fato de que a tecnologia só pôde ser desenvolvida devido aos grandes avanços tecnológicos dos últimos tempos, como por exemplo, a engenharia de automação e controle assistida por computadores, Internet (aqui incluso o aumento no poder de processamento dos dados transmitidos, também) e webcams, que são elementos essenciais para esse tipo de experimentação.

Dentre o levantamento realizado, o que demonstra um aspecto interessante a ser considerado para fins deste projeto, é que dos 78 periódicos Qualis A que foram analisados, apenas 5 periódicos internacionais continham artigos sobre a questão do laboratório remoto, sendo que dois deles (Computer Applications in Engineering


Education e IEEE Transactions on Education) apresentam o maior número de publicações sobre laboratórios remotos. Em nenhum dos periódicos nacionais Qualis A foram encontrados artigos sobre experimentos remotos, apesar de existirem pesquisas e laboratórios remotos no Brasil. Isso explica o fato de que pouco se divulga a criação, elaboração, adequação e implementação de laboratórios remotos, fato este que impossibilita um maior acesso de usuários e do público-alvo (professores e alunos) às potencialidades do uso educacional do laboratório remoto.

Voltando nossa atenção para a Física, podemos notar, conforme Cardoso e Takahashi (2011) também apuram que os trabalhos são desenvolvidos para determinadas áreas de conhecimento, a citar, as Engenharias, devido à necessidade de experimentação, de prática, para a inserção do egresso no mercado de trabalho e que a prática é de fundamental importância para a aprendizagem dos conceitos relacionados com as disciplinas (CARDOSO; TAKAHASHI, 2011). Por outro lado, estas características que são necessárias às Engenharias também são necessárias em outras áreas de Ensino, justamente pelo caráter científico das disciplinas correlatas (por exemplo, Física, Biologia, Química, e eventuais articulações entre elas), as quais são bases para as Engenharias. Ainda que se apresente as mesmas necessidades para estas áreas citas, existem poucos trabalhos associados ao uso da Experimentação Remota nessas áreas, conforme mostra o Quadro 1.

Quadro 1: Quantidade de artigos por área de conhecimento (reprodução de Cardoso e Takahashi, 2011).

Pela pesquisa de levantamento realizada pelos autores, se percebe a presença

de alguns experimentos que poderiam ser utilizados no ensino da Física em nível superior, como alguns experimentos de eletrônica, interferômetro de Michelson, imagens ao microscópio eletrônico de varredura, vibração mecânica unidimensional e


pêndulo invertido. Inclusive, relacionando cada experimento à área da Engenharia relacionada, a maior parte dos experimentos é voltada aos cursos de Mecânica/Mecatrônica e Elétrica, áreas cuja base é essencialmente a Física.

Pela análise dos autores, além das considerações anteriores, é importante ressaltar o enfoque que se dá em cada artigo estudado, ou seja, sob qual ponto de vista os artigos foram desenvolvidos. Categorizando o pelos objetivos de cada artigo e, com base no que foi apresentado, os autores criaram cinco categorias: Aprendizagem do Aluno (representam alguma metodologia para ensinar com Experimentação Remota, utilizando planos pedagógicos, estratégias de ensino, etc...), Análise entre Laboratório Virtual e Laboratório Remoto, Análise entre Laboratório Remoto e Laboratório Presencial (nestes dois casos anteriores, em ambas as considerações, são relacionados artigos que evidenciam diferenças, vantagens e desvantagens entre os respectivos tipos de laboratório), Infraestrutura (artigos que descrevem a implementação e seus requisitos necessários e ambiente do laboratório remoto), e Viabilidade (artigos que validam a utilização da experimentação remota).

Analisando os objetivos dos artigos chegaram ao fato de que 19 dos 31 artigos estudados se enfocam na questão de infraestrutura. Embora os periódicos estejam publicados em revistas essencialmente voltadas ao ensino e educação, dos artigos estudados somente 12,9% abordam esta temática, evidenciando a baixa prioridade da literatura disponível de análises voltadas a adequação de laboratórios remotos para a temática de aprendizagem. Pois não basta se colocar um laboratório remoto se não houver uma preocupação em que ele esteja bem estruturado em sua questão educacional, o que retornaria somente em uma visualização, um entretenimento, sem um valor significativo para a aprendizagem do usuário.

Com relação aos artigos que enfocaram a aprendizagem (somente 4 – quatro – dentre os analisados), eles mostram que é possível atingir os objetivos educacionais com o uso de experimentos remotos e uma metodologia de ensino adequada, conforme quadro abaixo:

Quadro 2: Descrição dos objetivos, metodologias e estratégias e as principais contribuições para o ensino dos artigos com foco principal em aprendizagem.

Artigo 1 A Distance PLC Programming Course Employing a Remote Laboratory Based on a Flexible Manufacturing Cell


Objetivos Aplicar o experimento remoto com uma metodologia de ensino baseada em projetos e avaliar a aprendizagem e o laboratório remoto.

Metodologias e estratégias

Vinte e cinco estudantes voluntários participaram do trabalho e foram divididos em dois grupos: o grupo presencial (14 alunos) e o grupo remoto (11 alunos).

Os fundamentos teóricos foram disponibilizados na plataforma de ensino Moodle.

Foi aplicado um questionário para a verificação dos conhecimentos prévios dos alunos.

Os alunos resolveram problemas relacionados ao experimento remoto.

A metodologia de ensino foi baseada em projetos de aprendizagem. Os alunos elaboraram um relatório documentando o projeto.

Contribuições para a aprendizagem

A aplicação do experimento remoto foi avaliada de forma positiva. Os dois grupos, presencial e remoto, conseguiram atingir os objetivos relacionados à aprendizagem. A comparação entre a aprendizagem dos dois grupos não apresentou diferenças significativas. Os autores acreditam que as vantagens

Artigo 10 A Web-Based Remote Interactive Laboratory for Internetworking Education

Objetivo Discutir os aspectos pedagógicos e técnicos que influenciam o design e a implementação do ambiente de laboratório remoto.


A metodologia de ensino empregada teve por base o construtivismo, a aprendizagem colaborativa e técnicas de resolução de problemas.

As atividades no laboratório remoto foram modeladas para implementar as nove etapas de ensino propostas por Gagne (1987, 1992)

Os alunos aprenderam os conceitos teóricos fundamentais em palestras nas quais eram descritas as características funcionais e físicas do experimento remoto.

Os estudantes realizaram o experimento em grupos de 2 a 3 alunos. Contribuições para

a aprendizagem O laboratório remoto ajudou a alcançar os objetivos pedagógicos e educacionais do programa. Os resultados da pesquisa também indicaram que o laboratório remoto é mais fácil de usar e mais flexível do que o laboratório


presencial. No entanto, o laboratório online é menos acessível fisicamente e menos interativo do que o presencial.

Artigo 11 An experience of teaching for learning by observation: Remote-controlled experiments on electrical circuits

Objetivo Descrever uma metodologia que facilite a aprendizagem por observação com o emprego de experimentos remotos.


23 estudantes do ensino fundamental participaram do estudo. Os alunos foram divididos aleatoriamente em seis grupos. O professor

fez uso de um instrumento real para ilustrar o assunto-alvo. O professor introduziu o uso do experimento remoto. Os alunos realizaram atividades em grupo e individualmente e fizeram discussões sobre os resultados. O trabalho foi finalizado com um resumo do professor.

Métodos quantitativos e qualitativos foram adotados para coletar dados sobre o potencial do laboratório remoto.


Os resultados do estudo revelaram um potencial para maior promoção do uso do laboratório remoto e que o uso do laboratório remoto ajudou os alunos a aprofundar o conhecimento sobre o assunto-alvo. O professor observou que seus alunos estavam muito envolvidos nas atividades porque eles ficaram fascinados com o uso do experimento de controle remoto, que é uma ferramenta totalmente inovadora de aprendizado para eles.

Artigo 20 Remote Laboratories for Optical Circuits

Objetivo Descrever o processo de concepção e implementação do laboratório remoto assim como os métodos de ensino e avaliação.


A metodologia foi aplicada a 16 alunos, que realizaram três experimentos remotamente.

A fundamentação teórica foi apresentada aos alunos em sala de aula. Os alunos participaram de seções de pré-laboratório, nas quais

assistiram simulações e vídeos de orientação em relação a cada experimento.

Após as seções de pré-laboratório os alunos realizaram o experimento remoto.


Para avaliar a aprendizagem, os alunos responderam um teste que continha questões fundamentais.


Os alunos foram muito bem-sucedidos e concluíram todas as seções do experimento. As médias das notas foram muito altas. A maioria dos alunos se sentiu confortável diante da interface com os experimentos.

Através deste quadro pôde-se perceber que é possível a adequação dos

laboratórios remotos com uma abordagem de ensino voltada para a aprendizagem. Se feita de maneira rigorosa, no aspecto metodológico, isso vem a beneficiar, possibilitando o uso mais apropriado deste recurso tecnológico. Ainda, para os artigos que tratam da viabilidade dos laboratórios remotos, estes enfocam tanto o experimento quanto a aprendizagem. Com este aspecto em mente, os resultados mostraram que os experimentos remotos são viáveis, pois, além dos estudantes aprovarem o uso dos laboratórios remotos, eles atingiram os objetivos educacionais propostos. Contudo melhorias com relação ao aspecto de velocidade de transmissão e dados e da interatividade entre o experimento remoto e o usuário devem melhorar e aumentar, respectivamente.

Dos 19 (dezenove) artigos em que se evidenciam o enfoque na infraestrutura pode-se argumentar o fato de este ser um primeiro passo e de não ser uma tarefa simples estruturar toda a questão arquitetural para visualização e acesso do experimento remotamente. Isso implica no fato de que a maioria se preocupa em evidenciar a questão estrutural, dado o fato de ser um recurso ainda recente em termos de uso e assimilação. Porém, dentre estes 19 (dezenove), 13 (treze) aplicaram e avaliaram os experimentos. Os resultados coletados pelos autores são de extrema importância no que se refere a evidenciar a montagem do experimento, mas também de erros e acertos no desenvolvimento dos laboratórios remotos.

Observando esta questão de evidenciar as justificativas e soluções para as montagens de laboratórios remotos, Cardoso e Takashi (2011) observam que os autores de cada artigo estudado consideram como justificativas mais importantes para a construção de laboratórios remotos: a diminuição de custos, o fato de um laboratório remoto ter potencial para disponibilização para cursos em EaD e não possuir limite de tempo e espaço, conforme Figura 01.


Figura 01 – Gráfico de Frequência de justificativas quanto ao uso de laboratórios remotos (extraído de

Cardoso e Takahashi, 2011). Além destes levantamentos, Cardoso e Takahashi ainda analisaram outros

critérios, como o fato de os artigos disponibilizarem materiais de apoio, explicitar metodologia de ensino, citar utilização de instrutores, ou mesmo aqueles artigos que não citam nenhuma estratégia para desenvolvimento dos experimentos. Dentre estes critérios, 7 artigos disponibilizam materiais de apoio, 4 utilizam metodologia de ensino (conforme foi evidenciado anates no quadro 2), 8 utilizam instrutores e 9 artigos não citam sequer uma estratégia.

Finalmente, em termos de eficácia em relação à aprendizagem, os laboratórios remotos se mostraram tão eficiente quanto os laboratórios presenciais. Porém o que é interessante notar, é que, de acordo com Cardoso e Takahashi (2011), ao passo que alguns autores analisados em seus artigos apontam o laboratório melhor, outros, ao contrário, apontam que o presencial é melhor, embora a diferença seja pouca. De qualquer modo, conforme os autores explicitam: “[...] a importância não está na diferenciação entre a Experimentação Remota ou presencial e, sim, na metodologia adotada para o desenvolvimento das aulas práticas. ” (CARDOSO; TAKAHASHI, 2011).

Sendo assim, após analisar os artigos mencionados segundo todos os critérios anteriores, os autores, durante o desenvolvimento do trabalho não encontraram relatos de pesquisa sobre como o acesso remoto a experimentos reais pode incrementar o processo de ensino e aprendizagem de Física e de que forma isso pode


ser feito. Evidenciando que a Experimentação Remota associada ao ensino de ciências, no Brasil e no mundo, ainda é um campo muito novo e pouco explorado, concluem que as consequentes e eventuais limitações na utilização desta ferramenta de ensino devem ser estudadas de forma aprofundada, o que significa dizer que deve-se estabelecer uma metodologia adequada, a fim de se suprir as necessidades de uma aula prática.

Como consequência desta metodologia a ser aprofundada, Cardoso e Takahashi (2011) apontam que uma solução a ser considerada é a de que os laboratórios on-line, reais ou virtuais, necessitam de um ambiente de aprendizagem completo, que ofereça ao aluno apoio para a realização das experiências, a fim de se atribuir uma aprendizagem significativa ao que o usuário consegue interagir e visualizar, coletando dados e analisando-os, assimilando assim a teoria acerca do experimento:

Sendo assim, o ambiente de aprendizagem deve conter material de apoio, como por exemplo, hipertextos contendo fundamentação teórica, conceitos, metodologia de relatório (exemplos). E a Experimentação Remota deve ser embasada em uma metodologia própria, devidamente elaborada, da mesma forma que uma aula prática presencial também necessita de uma metodologia específica baseada em teorias de ensino-aprendizagem. (CARDOSO; TAKAHASHI, 2011, p. 203)

Em seus comentários finais, os autores sugerem que

os Laboratórios de Experimentação Remota surgem como algo novo e promissor, com tendência de se tornarem instrumentos de experimentação muito eficientes, mas que ainda precisam de uma quantidade maior de pesquisas sistemáticas sobre suas reais potencialidades, particularmente, na aprendizagem significativa em Física. (CARDOSO; TAKAHASHI, 2011, p. 203)

Com base nestes apontamentos, nas evidências demonstradas pelas análises

dos variados artigos referentes aos usos do Laboratório Remoto, em especial, com enfoque no ensino de Física, é que montaremos primeiramente um protótipo com experimentação remota, veiculado a um ambiente virtual de aprendizagem. Com isso, pretendemos possibilitar que os conteúdos vistos na experiência possam ser melhor trabalhados e demonstrados, de modo a permitir uma maior interatividade do usuário, não somente com o experimento, mas com o projeto como um todo. Assim, também pretendemos permitir que esse usuário (seja o aluno ou o professor) possa aprender


(e até ensinar, no caso do professor, que poderá, se quiser, usar este ambiente como uma ferramenta de ensino) e assimilar os conteúdos de uma forma mais significativa.

4 Justificativa Justificando a escolha do critério a ser trabalhado, de acordo com (KONG;

YEUNG; WU, 2009, p. 711) O laboratório remoto fundamentado em uma pedagogia adequada do professor e suportado por materiais de apoio a aprendizagem tem potencial para incentivar os alunos a formular associações entre o mundo real e as teorias científicas (KONG; YEUNG; WU, 2009, p. 711)

Dentro de uma estrutura adequada e melhorias no ambiente virtual de

aprendizagem, o laboratório remoto pode ser uma ferramenta que complemente o estudo de tópicos de Física Moderna, auxiliando e colaborando com a melhora da aprendizagem. E não somente destinada ao uso pelos alunos, o ambiente virtual no qual o laboratório remoto está inserido também pode apresentar uma interface de uso exclusivo do professor, auxiliando-o em suas tomadas de decisões durante as aulas, equipando-o com recursos em um ambiente que estimule a criatividade e descoberta de novas interações e possibilidades de ensino, de forma a instrumentalizá-lo com amplas e novas ferramentas tecnológicas.

Indo além, podemos argumentar sobre a própria aplicação da estrutura que temos com um viés educacional, ou seja, justifica-se a ideia de criação de espaços na web para divulgar recursos existentes e também para viabilizar a criação de laboratórios de sensoriamento remoto que venham possibilitar que tanto estudantes quanto professores, em diferentes níveis de aprofundamento, estudem conceitos importantes, não somente de Física Moderna, mas de qualquer disciplina que venha a ser administrada dentro da estrutura a ser montada, no ambiente virtual, abrindo a possibilidade de aplicação do projeto também para outras áreas de ensino que usem de laboratórios, por exemplo, disciplinas experimentais de Engenharia.

E por isso, até como forma de complementar eventuais experimentos mais sofisticados que estão sendo tratados em aulas presenciais, possibilita se abordar questões que não puderam ser tratadas antes, devido a questões de tempo, estrutural,


entre outras. Com isso, outra justificativa para este projeto centra-se em seu uso complementar a aulas presenciais, de forma a poder ampliar as noções tratadas em sala de aula, e até mesmo evidenciar outras discussões que possam ser melhor trabalhadas com o experimento acessado remotamente.

Nesse sentido, as questões que envolvem o processo de Ensino e Aprendizagem tornam-se relevantes, com o aspecto de se poder criar ambientes virtuais de aprendizagem que possibilitem o uso de laboratórios remotos complementando a realização de experimentos concretos (os quais embora tenham maior interesse no que se refere à aprendizagem em sala de aula, devido à questão de poder se abordar consequências pragmáticas do experimento), da mesma forma apresentam problemas de custos elevados para muitos experimentos, sensores de difícil aquisição, ou mesmo questões de indisponibilidade do laboratório. Sendo assim, disponibilizar uma plataforma remota, cujo experimento possa ser acessado e controlado remotamente oferece possibilidades pedagógicas interessantes quando complementares ao uso do laboratório presencial, desde que tratados com abordagens diferentes.

E, por outro lado, abre a possibilidade concomitante de uma abordagem veiculada a disciplinas que estejam sendo tratadas a distância, de forma on-line; disciplinas estas cada vez mais presentes, principalmente em cursos on-line de Engenharia (dentro de matérias como Automação, por exemplo, que trabalham questões de eletrônica ao mesmo tempo que se trabalham aspectos da própria máquina, de modo que o laboratório remoto seja uma solução adequada) (LOURENÇO, 2014), em que os conceitos de Física, bem como de Física Moderna venham a ser trabalhados e analisados, além das disciplinas de Física, propriamente dita, que possam ser trabalhadas on-line, como a Física Moderna, com experimentos em que sejam estudados o comportamento das radiações eletromagnéticas, através da visualização do experimento e da coleta de dados, as quais são trabalhadas neste projeto em questão.

Assim, a justificativa de se poder utilizar o laboratório remoto tanto complementar as aulas presenciais quanto em ambientes virtuais bem elaborados em disciplinas e cursos on-line evidenciam adequação do projeto e a ampla possibilidade de estudos e aplicabilidade.


5 Objetivos da Pesquisa O objetivo desta pesquisa se centra no desenvolvimento de um protótipo e

estruturação da arquitetura de acesso e controle de um laboratório remoto, para experimento de espectrofotometria (com objetivo de uso em ensino de tópicos de Física Moderna) e que permita interação do usuário com o experimento, em tempo real.

Objetivos Específicos 5.1.1. Construção do Laboratório Remoto, desde sua concepção teórica e

prática até a elaboração e estruturação. 5.1.2. Implementação e Testes de Funcionamento, evidenciando necessidades

e possíveis melhorais, com relação aos aspectos necessários para o bom funcionamento e interação do Laboratório Remoto.

6 Hipótese: Estratégias para adequação de laboratório remoto como instrumento de utilização complementar a aulas presenciais

Após analisar 19 artigos qualificados com Qualis A, referente aos usos e metodologias empregadas em Laboratórios Remotos aplicados a conteúdos de Física, bem como com as avaliações realizadas, Cardoso & Takahashi, evidenciam que os resultados destas:

mostraram que os laboratórios remotos são equiparáveis aos laboratórios presenciais em termos de eficácia, em relação à aprendizagem. Alguns resultados mostraram que a aprendizagem no laboratório remoto foi um pouco melhor e outros mostraram o contrário, porém, as diferenças não são significativas. (CARDOSO; TAKAHASHI, 2011, p. 202)

Esse fato vem ao encontro do posicionamento dos autores citados, de que a

importância não está na diferenciação entre a Experimentação Remota ou presencial e, sim, na metodologia adotada para o desenvolvimento das aulas práticas. Ou seja, de que a metodologia empregada deva evidenciar aspectos que tornem a aprendizagem mais significativa ao aluno.


No desenvolvimento do trabalho citado (CARDOSO; TAKAHASHI, 2011) não encontraram relatos de pesquisa sobre como o acesso remoto a experimentos reais pode incrementar o processo de ensino e aprendizagem de Física e nem de que forma isso pode ser feito. Constataram que a Experimentação Remota associada ao ensino de ciências, no Brasil e no mundo, ainda é um campo muito novo e pouco explorado e que as eventuais limitações na utilização desta ferramenta de ensino devem ser estudadas de forma aprofundada e formulam como uma hipótese, que uma metodologia adequada deve ser explorada para suprir as necessidades de uma aula prática. Para tanto, de acordo com Mendes e Fialho (2005, p. 7):

Temos aí uma tecnologia que necessita e merece aprimoramentos, pois ao contrário dos experimentos simulados, a experimentação com laboratórios remotos não apresenta resultados provenientes de cálculos teóricos com apresentação gráfica imitando fenômenos naturais. Não se trata de ilusão próxima da realidade, trata-se de experimentação real, mas remota, tele-controlada. (MENDES; FIALHO, 2005, p. 7)

Ainda, de acordo com os mesmo autores, os laboratórios on-line, reais ou virtuais, necessitam de um ambiente de aprendizagem completo, que ofereça ao aluno apoio para a realização das experiências, pois, como diz Séré (2003, p. 39),

Através dos trabalhos práticos e das atividades experimentais, o aluno deve se dar conta de que para desvendar um fenômeno é necessária uma teoria. Além disso, para obter uma medida e também para fabricar os instrumentos de medida é preciso muita teoria. Pode-se dizer que a experimentação pode ser descrita considerando-se três pólos: o referencial empírico; os conceitos, leis e teorias; e as diferentes linguagens e simbolismos utilizados em física. As atividades experimentais têm o papel de permitir o estabelecimento de relações entre esses três pólos.

Sendo assim, o ambiente de aprendizagem deve conter material de apoio, como por exemplo, hipertextos contendo fundamentação teórica, conceitos, metodologia de relatório (exemplos). E a Experimentação Remota deve ser embasada em uma metodologia própria, devidamente elaborada, da mesma forma que uma aula prática presencial também necessita de uma metodologia específica baseada em teorias de ensino-aprendizagem.

Concordamos com os apontamentos evidenciados por Cardoso e Takahashi (2011), frente às questões metodológicas e de organização do ambiente de aprendizagem, de modo que em reforço a esta evidência, nossa hipótese é a de que a eficácia na aprendizagem nos laboratórios remotos será melhorada conforme se adeque a metodologia de ensino, em conjunto com a aula prática, evidenciando um


significado tanto a aluno quanto ao professor. Além disso, a prática através do laboratório remoto, se executada de forma significativa para aluno e professor, facilita processos cognitivos, relacionados a conhecimentos de Física Moderna, a partir do fato de se poder visualizar o experimento, bem como se interagir com ele.

Assim, para que essa prática seja realmente significativa, com vistas a eficácia do experimento, é necessária uma melhor adequação do ambiente virtual de aprendizagem no qual o laboratório remoto esteja inserido, de modo a tornar a interface mais intuitiva e rica em análises, tanto teóricas, conceituais, quanto dos resultados colhidos, na prática experimental a distância.

7 Fundamentação Teórica Neste tópico serão levantados e analisados o referencial que se tem a respeito

da teoria e métodos utilizados na construção, adequação e elaboração de um Laboratório Remoto aplicado ao Ensino, e em particular como se dá a construção, a estruturação e a adequação do WebLab da PUC-SP

Introdução O Webduino é o nome dado ao projeto de desenvolvimento de um laboratório

de sensoriamento remoto, o qual se desenvolve atualmente na PUC-SP, e que utiliza a plataforma de prototipagem de dados Arduino. Ele vem sendo desenvolvido pelo GoPEF (Grupo de Pesquisa em Ensino de Física da PUC/SP), e se iniciou com o fomento do CNPq, na área de tecnologia educacional, e em poucas palavras, é um laboratório de controle e sensoriamento remoto baseado no uso da plataforma Arduino.

Por sua vez, o Arduino é uma plataforma de prototipagem aberta baseada em hardware e software flexíveis e de fácil utilização (BANZI, 2011). O ambiente Arduíno foi desenvolvido para ser utilizado por pessoas iniciantes que não possuem experiência com desenvolvimento de software e eletrônica (MARGOLIS, 2011). Quando tratamos de software na plataforma Arduíno (UFES, 2012), estamos fazendo referência tanto ao ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) quanto ao software desenvolvido pelo usuário para tratamento dos dados na placa utilizada. O ambiente


de desenvolvimento do Arduino utiliza um compilador GCC (para linguagens de programação C# e C++), o qual possui interface gráfica construída em Java. Basicamente, é um programa IDE muito simples de se usar que utiliza bibliotecas passíveis de serem facilmente encontradas. As funções da IDE do Arduino são basicamente duas: permitir o desenvolvimento de um software e enviá-lo para a placa para ser executado.

Neste projeto, a placa de controle Arduino será utilizada juntamente ao experimento de Física, o Espectrofotômetro, para envio e recebimentod e dados de usuários, de modo a permitir o acionamento e controle das diversas variáveis a serem implementadas no experimento. Em conjunto ao Arduino, é necessário se compreender mais especificamente como será utilizado o laboratório remoto, no qual o experimento está inserido.

WebLab Nos últimos anos, o desenvolvimento tecnológico tem facilitado, de várias

maneiras, o nosso cotidiano (CAVALCANTE et. al, 2012). Sistemas computacionais estão presentes nas residências e em todos os lugares que circulamos, no controle do trânsito, nos supermercados, nas agências bancárias, nos aparelhos de telefonia celular, etc. Por outro lado, ensinar a disciplina de Física no século XXI pode ser uma tarefa extraordinária, já que toda a tecnologia que nos rodeia está intimamente ligada aos conceitos físicos essenciais para a compreensão dos mecanismos básicos de funcionamento de cada um destes sistemas. No entanto, muitos alunos apresentam grande dificuldade na compreensão dos fenômenos físicos. Entre as razões do insucesso na aprendizagem de Física são apontados os métodos de ensino desajustados das teorias de aprendizagem mais recentes e a falta de meios pedagógicos modernos.

O uso de Tecnologias de Informação e Comunicação (TICs) no ensino tem sido objeto de estudo em todas as áreas. Nos últimos anos os avanços no uso de TICs foram extraordinários tendo em vista que os computadores se tornaram mais velozes em processamento de informações e com maior capacidade de armazenamento e de representação somando-se às novas interfaces, tais como luvas e capacetes de visualização que trouxeram a realidade virtual para a sala de aula.


Alguns pesquisadores na área de ensino de Física no Brasil têm se dedicado à produção de diferentes recursos de fácil aquisição que possibilitam a inserção de novas tecnologias no ensino de Física e, particularmente, na aquisição automática de dados (AGUIAR; LAUDARES 2001), (MAGNO; MONTARROYOS, 2002), (SOUZA et al, 1998), (MONTARROYOS; MAGNO, 2001), (DIONISIO; MAGNO, 2007), (HAAG, 2001), (CAVALCANTE; TAVOLARO, 2003), (CAVALCANTE et al, 2002), (CAVALCANTE et al, 2008), (CAVALCANTE et al, 2009), (SOUZA et al, 2011).

Apesar destas publicações e de todo o avanço tecnológico das últimas décadas, as salas de aula da grande maioria das escolas brasileiras ainda estão bem distantes deste universo e o ensino de Física ainda continua desconectado deste mundo tão fascinante que nos cercam. Os recursos computacionais em geral se restringem ao uso de simulações, editoração de textos, planilhas de cálculo e internet para pesquisa de trabalhos escolares. A possibilidade de utilizar o computador como um instrumento de medida ainda é desconhecida pela grande maioria dos professores brasileiros (CETIC, 2013).

De outro lado, há um grande incentivo dos órgãos públicos brasileiros a projetos que tenham como meta gerar conteúdos e recursos para potencializar o uso das TICs (UNESCO, 2008) nas salas de aula na educação do ensino fundamental e médio, particularmente, aqueles destinados ao uso dos laptops educacionais. Inclusive, o uso do computador e das TICs em geral, é defendido pela Lei de Diretrizes e Bases da Educação que preconiza a necessidade “da compreensão [...] da tecnologia”, no art. 32-II, no ensino fundamental, como formação básica do cidadão (MEC – BRASIL, 1996). Mas, da mesma forma que vem sendo incentivada, sabe-se que a prática de uso do computador por alunos e professores não se tornou concreta (REIS et al, 2012).

Algumas iniciativas bastante conhecidas como, o projeto Scracth do MIT e, mais recentemente, a interface de programação Scratch for Arduíno (S4A) que é um ambiente de programação visual integrado a interface Arduíno e baseado no Scratch, muito utilizado com fins educacionais, mostram-se cada vez mais promissoras para o desenvolvimento da capacidade criativa das crianças e adolescentes no aprendizado de Ciências (CAVALCANTE et al, 2011).


Além dos aspectos já mencionados não podemos deixar de mencionar que a partir de 2004 iniciou-se um grande movimento na internet conhecido como Web 2.0 (W3C, 2009). Na Web 2.0, o usuário deixa de ser um sujeito passivo e passa a fazer parte de uma imensa rede de compartilhamento de informações e construção de conhecimento. A consequência imediata deste processo é que o conhecimento já não está centralizado em uma única pessoa ou em um único lugar, ele distribui-se entre os usuários da rede. A aprendizagem deixou de ser uma construção individual do conhecimento, para ser um processo social onde o educador já não é a fonte única de conteúdos e o “aprendiz não aprende” de forma isolada. A interação social, o desenvolvimento de novas formas de linguagem e a comunicação são condições importantes e necessárias para a aprendizagem.

A habilidade mais importante que determina a vida das pessoas é a de aprender mais habilidades, de desenvolver novos conceitos, de avaliar novas situações, de lidar com o inesperado. Isto se tornará cada vez mais evidente no futuro: a habilidade mais competitiva é a habilidade de “aprender a aprender”. O que é certo para os indivíduos, é, todavia mais certo para as nações (PAPERT, 2008).

Portanto, é necessário criar espaços na rede internet que viabilize, não apenas divulgar recursos existentes, mas também, a criação de laboratórios de sensoriamento remoto que possibilite aos estudantes e professores, em diferentes níveis de aprofundamento, estudar conceitos importantes em Ciências e, mais especificamente, aqueles relacionados à Ciência Moderna e Contemporânea.

Arduino No WebLab Uma das justificativas para utilização da plataforma Arduíno está na existência

de um grande número de projetos disponíveis na Web em vários idiomas e em diferentes áreas do conhecimento caracterizando esta plataforma, como uma tecnologia essencialmente interdisciplinar (STABILE; CAVALCANTE, 2012). O Webduino pretende desenvolver diferentes recursos didáticos que possibilitem ensinar conceitos Físicos, permitindo a quem for acessá-lo um maior domínio da tecnologia.

Uma forma de abordar a tecnologia como ferramenta para o desenvolvimento de conceitos científicos é através de plataformas digitais e outras APIs que evidenciem


o aspecto científico abordado. Por isso, pretendemos utilizar plataformas, como Xively, Partcl®, dentre outras API’s, que possibilitam a coleta remota de dados, via porta serial, Shields Ethernet e/ou Wireless, etc, como forma de permitir a interação do usuário com a experiência. Opções desta natureza, possibilitam incorporar o Ensino de Ciências na já conhecida rede de sensores, agregando valores à experimentação didática.

Por outro lado, a implantação de laboratórios de sensoriamento e controle baseado em plataformas livres, assim como a Arduíno, torna o Weblab um projeto muito próximo a realidade do usuário, potencializando recursos disponíveis e compartilhados na Web.

O Que o Webduino traz de novo Um dos aspectos inovadores deste projeto está associado ao desenvolvimento

de um laboratório de controle e sensoriamento remoto, voltado ao ensino de Ciências, totalmente apoiado em uma plataforma open-source em hardware e software amplamente difundido na internet.

Tratando-se de uma plataforma Open Source o usuário terá acesso à documentação pertinente, a cada experimento proposto, qual seja: códigos fontes, esquemas elétricos e vídeos ilustrativos mostrando cada etapa de construção e montagem, etc, podendo, se assim desejar, montar o seu próprio sistema, manipulá-lo e disponibilizá-lo em redes remotas, através de servidores remotos como, por exemplo, o Xively®.

Igualmente inovador é o desenvolvimento de recursos destinados ao ensino de ciências em nível fundamental em que se pretende criar aplicativos que possibilite manipular e interagir com experimentos remotos utilizando o software de programação iconográfica Scratch for Arduíno, que é um ambiente de programação visual integrado a interface Arduíno e baseado no Scratch, muito utilizado com fins educacionais. Estes aplicativos deverão possibilitar que usuários do Scratch for Arduíno (S4A), de diferentes faixas etárias, possam manipular os equipamentos adequados através de mídias interativas inteiramente adaptadas a sua realidade o que, certamente, contribuirá na ampliação dos recursos educacionais destinado a um público de menor faixa etária.


Outro aspecto de grande relevância no Weblab da PUC/SP é o desenvolvimento de uma Interface padrão de comando com reconhecimento de voz para diferentes dispositivos e experimentos monitorados e controlados remotamente.

Por outro lado, apesar do uso crescente dos recursos tecnológicos por todos ainda é importante questionar os aspectos correlacionados a acessibilidade destes recursos. Considera-se acessibilidade como um processo que permite a inclusão de todas as pessoas com deficiências ou não a participarem de atividades que incluem o uso de produtos, serviços e informação. Assim, neste projeto, pretendemos responder a seguinte questão: até que ponto as tecnologias desenvolvidas e disponíveis possibilitam uma ampla e total inclusão aos serviços, produtos e informação? Quantos laboratórios de sensoriamento remoto disponíveis na web possibilitam acesso e interatividade aos experimentos de modo mais amplo?

É preciso abraçar estas questões e enfrentá-las de tal modo que a tecnologia e seus avanços possibilitem uma maior integração dos usuários, oferecendo amplo acesso aos serviços, produtos e informações incluindo neste rol os portadores de necessidades especiais de ordem física, que são; hemiplégicos, paraplégicos, tetraplégicos (incluindo sujeitos com membros amputados). Os resultados deste trabalho foram apresentados (CAVALCANTE, 2013) no III WebCurriculo.

Um WebLab (CAVALCANTE, 2013), com todas estas características, bem como com seus aprofundamentos e futuras aplicações em salas de aula, além de inovador poderá contribuir para maior difusão e divulgação da ciência, despertando o interesse dos jovens para uma área de conhecimento que tem sofrido uma forte queda em todo mundo e, mais acentuadamente, no Brasil.

Devido a questão de inovação do Weblab, é necessário que a forma como é disposto seja bem estruturado, além da forma como dispomos os dados e informações coletadas e apresentadas, para que o usuário não tenha problemas de acesso ou queda na comunicação com o experimento. Por isso, também, é necessário que seja apresentada a arquitetura dentro do nosso Weblab, o Webduino.

Procedimentos Neste item serão descritas as etapas de construção do Laboratório Remoto,

desde a concepção teórica e prática, passando pela etapa de elaboração dos itens a


serem trabalhados, controlados e visualizados (no que se refere ao experimento na prática) dentro do laboratório remoto, até a estruturação e adequação do mesmo dentro de um Ambiente Virtual, dada a natureza educacional a que se destina este laboratório remoto.

Para se realizar todo o sistema de sensoriamento remoto, dentro do laboratório é necessário reconhecer-se a necessidade de entendimento da arquitetura de software do Weblab, a fim de que não se esbarrar em problemas estruturais, ou mesmo, cuja implementação cause problemas de acesso, etc. Logo, é relevante analisar, primeiramente, a arquitetura do Weblab.

Introdução Um sistema ou dispositivo seja ele computacional ou não, deve sempre

considerar dois aspectos: sua funcionalidade e o que irá impulsioná-lo com sapiência e destreza. Assim, quando já possuímos uma breve ideia dos sistemas envolvidos, avaliamos em primeira instância a sua interface de comunicação, que deve fornecer informações condizentes e com inteligibilidade. Considerando aqui, que se trata de uma abordagem de desenvolvimento intelectual, as referências requerem concisão, mas nem sempre explícitas, pois queremos apenas orientar o usuário às descobertas, que conduzem (MORIN, 2003) a um aprendizado eficaz e significativo. Com isso, conduzimos nossa busca por um sistema que possibilita unir conceitos de usabilidade e acessibilidade, além da disponibilização de experimentos de diferentes graus de complexidade.

Diferentemente de alguns laboratórios de experimentação remota disponíveis ao público, além do acesso ao experimento em si, o usuário encontra no Webduino, diferentes recursos didáticos que possibilitam a compreensão do fenômeno físico abordado, tais como; fundamentação teórica, simuladores, vídeos, etc. Ainda, pretendemos criar interfaces lúdicas para tratar o experimento remoto dentro de um ambiente de game. E, junto com essas interfaces também pretendemos criar uma interface de controle, na qual o professor tenha acesso.

A plataforma que melhor se ajusta às nossas condições de contorno é a WebLab-Deusto desenvolvido pela Universidade de Deusto, (Deusto, Bilbao – Espanha) (UNIVERSIDADE DE DEUSTO, 2015).


Descrição do WebLab-Deusto O WebLab-Deusto é um programa de arquitetura distribuída para laboratórios

remotos, o qual proporciona uma série de funcionalidades que facilitam o desenvolvimento de uma aplicação remota. Pode-se manipular através de comandos um experimento através de uma rede que pode ser tanto interna quanto externa. É um projeto open-source desenvolvido pela Universidade de Deusto que fornece um framework flexível reunindo toda a integridade, garantindo segurança, agilidade, escalabilidade - recursos essenciais para este serviço.

O projeto desenvolvido pela Universidade de Deusto possui estruturação de seu código fonte baseado, prioritariamente, em linguagem de programação Python, ocupando 67,1% de suas linhas de códigos, que, por sua vez, compartilha o sistema com as linguagens Java, C# e PHP (UNIVERSIDADE DE DEUSTO, 2015). O laboratório remoto da PUC-SP utiliza as plataformas Git Hub e/ou Google Code, que possibilitam a inserção de usuários interessados no sistema, que agregarão conhecimento e conteúdo, ou também traduções para outros vocabulários (esta perspectiva de desenvolvimento em comunidade online e uso dos serviços de Cloud Computing oferecem uma grande alavanca para desenvolvimento dos projetos).

A integração multiplataforma de programação que o WebDeusto oferece é a sua principal vantagem (Fig. 02). Ele pode se comunicar com qualquer servidor de um experimento que ofereça uma comunicação XML-RPC como o Java, tecnologias .NET, Python e LabVIEW.

Fig. 02 - Esquema do funcionamento do WebLab com o WebDeusto (UNIVERSIDADE DE DEUSTO, 2015).


O projeto está dividido em servidores específicos: Servidor principal: escrito na linguagem de programação Python, está dividido

em: o Servidores de acesso: processa as credenciais dos usuários. o Servidores centrais: gerencia o uso, os acessos, etc. o Servidores de laboratório: colocado sobre os laboratórios de Física, eles

funcionam como porta de entrada para os servidores da experiência. o Servidores do experimento: possuem a programação específica para a

experiência. Cliente: Conjunto de páginas estáticas que será acessível a partir de um

servidor web (Apache), e acessados de um browser, que fará chamadas para os servidores do experimento (Fig. 03).

Fig. 03 - Esquema do Funcionamento do WebLab (UNIVERSIDADE DE DEUSTO, 2015).

Do lado do servidor-cliente, utiliza-se o GWT (Google Web Toolkit), kit de

ferramentas de desenvolvimento para a construção de aplicações AJAX, para a construção da interface Web.

Algumas das vantagens analisadas na utilização desse framework são:


Agilidade no desenvolvimento de páginas em Javascript com uma linguagem de programação robusta, o Java, gerando um código compilado para cada navegador;

Acesso em qualquer aparelho com um browser que dê suporte para HTML, CSS e Javascript;

Reaproveitamento de código – classes Java podem ser facilmente modificadas (excelente para a etapa de desenvolvimento).

Podem ser acopladas outras tecnologias ao GWT (Google Web Toolkit), a partir de modificações e adição de algumas classes e bibliotecas:

HTML5: Entre suas principais vantagens apresenta portabilidade para as principais tecnologias mobile atuais; consegue executar vídeos sem ajuda de outros aplicativos, editar imagens 2D e visualizar imagens 3D além de apresentar recursos mais interativos que o HTML.

FLASH: Muito utilizada na Internet para executar vídeos e como plataforma para jogos online e construção de sites, o flash apresenta uma grande possibilidade de interação e manipulação através de ActionScript. Não é uma plataforma a ser utilizada na construção de sistemas complexos, mas como complemento para alguma atividade interativa.

PHP: uma linguagem de script open-source de uso geral, muito utilizada e especialmente utilizada para o desenvolvimento de aplicações Web inseridas no HTML; amplamente utilizada por sua facilidade de aprendizado, mas com recursos avançados.

Algumas características importantes que nos fizeram escolher esta plataforma: Autenticação: WebLab-Deusto oferece um sistema de autenticação

extensível que suporta nome de usuário e senha armazenados em um banco de dados MySQL, LDAP servidores remotos, e também OpenID para verificar as credenciais em outra Universidade, Facebook, e autenticação confiável com base no endereço IP do cliente que requisita acesso;

Gerenciamento de fila: WebLab-Deusto gera filas diferentes de reserva para as diferentes plataformas experimentais disponíveis, impedindo sobrecarga aos experimentos disponíveis;


Escalabilidade: A arquitetura WebLab-Deusto é apresentada em escala horizontal e ferramentas de teste estão disponíveis para testar diferentes implementações;

Segurança: A arquitetura distribuída WebLab-Deusto mantém em isolamento o hardware e software que está acoplado à experiência, de modo que qualquer problema relacionado com um uso errado do experimento nunca não coloca todo o laboratório remoto em risco.

Implementação: O sistema de implantação WebLab-Deusto torna fácil e flexível a configuração do mapa da rede em que todos os servidores e experimentos estão envolvidos.

Acompanhamento do usuário: Os usos do laboratório remoto são armazenados automaticamente. No caso dos experimentos gerenciados, mesmo os comandos trocados entre o servidor e o cliente são armazenados, para eventuais correções necessárias e acompanhamentos. A quantidade de eventos a serem registrados cabe ao administrador-WebLab-Deusto.

Administração: O WebLab-Deusto oferece ferramentas de administração tais como; monitorar usuários em tempo real, verificar acessos, adicionar/remover permissões, grupos e usuários, etc.

Facebook: WebLab-Deusto está integrado com o Facebook, assim os usuários podem vincular suas contas e usá-lo com ferramentas fornecidas pelo Facebook, como o bate-papo (lista de aplicativos).

Dispositivos móveis: A interface de usuário-WebLab Deusto também é adaptada para dispositivos móveis, e os experimentos gerenciados também podem ser adaptados para fornecer uma versão mais amigável com o usuário, possibilitando a aprendizagem móvel.

Extensibilidade: experiências existentes também podem ser adaptadas para Weblab-Deusto.

A partir destas considerações concluímos que o WebDeusto se mostra como uma ferramenta interessante para criação de laboratórios remotos e flexível para integrar diferentes experimentos, escritos em diferentes linguagens de programação, à administração do todo. A parte de desenvolvimento das interfaces com a web utiliza GWT, uma ferramenta muito poderosa, e que permite a criação de interfaces que possam apresentar as mais variadas abordagens, como por exemplo, a de game, da


mesma forma que permite a criação de interfaces diferentes para especificações diferentes, como o caso das interfaces para professor e usuário/aluno, as quais desejamos implementar futuramente. Outras ferramentas que possibilitam maior aproximação com o usuário podem ser utilizadas, tal como o flash, garantindo-lhe uma experiência mais amigável com o programa, e o HTML5, pela portabilidade oferecida.

A seguir apresentaremos algumas telas de acesso ao Weblab, da PUC/SP, o Webduino, baseado na plataforma WebLab-Deusto (Fig. 04, 05, 06).

Fig.04 - Tela de acesso aos experimentos do Weblab da PUC-SP, baseado na plataforma WebLab-Deusto

(acesso via http://weblabduino.pucsp.br/weblab/client/index.html?locale=pt)

Fig.05 - Tela que mostra a reserva para o experimento (ERA – Espectrofotômetro Remoto Automatizado).


Fig.06 - Tela de acesso ao experimento.

E as figuras do nosso site e do blog do experimento (ERA – Espectrofotômetro Remoto Automatizado) (Fig. 07 e 08).

Fig. 07 – Tela mostrando o acesso ao site do projeto – o qual se pretende criar uma área de acesso ao

Ambiente de Aprendizagem (http://www.pucsp.br/webduino/experimentos/espectrofotometro-remoto-automatizado/index.html)


Fig. 08 – Tela mostrando o blog do Projeto, com maiores informações de todas as partes do experimento, inclusive explicando questões teóricas e pedagógicas do projeto. (Acesso via: http://era-

weblab.blogspot.com.br/)

Coleta de Dados Para que um experimento seja completo necessitamos que ele, ao receber

estímulos dos alunos, responda de maneira adequada. Na maior parte das análises experimentais e, da mesma forma que nos experimentos presenciais, extraímos dados que serão dispostos em gráficos para que se realize as análises necessárias, posteriormente. Para realizar tal coleta, dispomos de redes de sensores internas e interfaces de reprodução dos gráficos e de visualização dos dados.

Com isso, para a interface dos usuários explicitaremos os dados através de gráficos utilizando uma biblioteca Java denominada Jchart2D, que prioriza a performance na visualização dos dados, sem deixar de lado implementações complexas e em tempo real. Os processos nesta aproximação ocorrem somente por tráfego interno, dos experimentos para o cliente (ou seja, o cliente não gera gráficos, e sim o experimento para o cliente).

Como um dos objetivos iniciais do projeto é permitir a utilização da Rede de Sensores, disponíveis na Web, utilizamos em um dos experimentos, a plataforma Xively® para coleta e disponibilização dos dados experimentais. Esta plataforma possibilita integração paralela dos experimentos, utilizando conexão através da internet com seu próprio servidor, que nos transmitem os dados em forma de gráficos


e arquivos de manipulação para web ou ainda programação como os padrões: XML e o CSV (Comma-Separeted Values, ou valores separados por vírgula).

Para este tipo de experimento monitorado via Xively®, elaboramos uma sequência de tutoriais (WEBDUINO, 2014), de modo a permitir que os usuários possam reproduzir outros experimentos de seu interesse para acesso remoto de dados gratuitamente, contribuindo para uma maior divulgação e popularização desta tecnologia.

Segurança Duas das ferramentas utilizadas para buscar a estabilidade e integridade do

nosso sistema, são o controle de acesso de usuários e o gerenciamento de uso dos experimentos, ou ainda, controle por filas FIFO (First In First Out; o primeiro da fila que entrar saíra primeiro). Tal recurso é muito importante, tendo em vista que os recursos físicos são limitados. Este controle é propiciado em grande parte pela plataforma Weblab-Deusto.

Utilizamos ainda outras técnicas de segurança em redes tais como Firewalls e controle de acesso às ferramentas que completam o sistema. Além disso, são necessários alguns protocolos específicos para cada tipo de comunicação com o servidor principal, o que de certa forma, evitam explorações indevidas em nossos sistemas.


CAPÍTULO II - Desenvolvimento

8 Metodologia Este estudo será realizado com uma abordagem de construção de protótipo,

visando uma implementação inicial e verificação, com testes de funcionalidade e adequação a possíveis necessidades de usuários, para posterior utilização do Laboratório Remoto e verificação de possíveis melhorias na aprendizagem de alunos, e complementando o ensino ministrado por professores, em escolas (por ora, em contato com Goiânia e Campinas). Sendo assim, inicialmente foram realizadas pesquisas de levantamento do estado da arte e foi realizado o levantamento da fundamentação teórica (relatados nos itens anteriores) do tema proposto, e frente às necessidades atuais, proceder-se-á à montagem do protótipo do experimento, bem como a estruturação da arquitetura de rede necessária para a adequação do laboratório com acesso remoto, dentro de um ambiente de aprendizagem que seja condizente com as necessidades educacionais do usuário, com relação a tópicos de Física Moderna, bem como à possíveis necessidade pedagógicas dos profissionais da área.

Esta etapa do projeto, a ser realizada futuramente, será possível após as adequações e construção do ambiente, com a realização de testes de funcionamento e de interação do usuário com o ambiente.

Temos as seguintes etapas de trabalho: Etapa 0 Realização de disciplinas do curso, Qualificação (Jan/16), Elaboração do

Texto de defesa, Defesa do Projeto. Etapa 1 Estado da Arte dos Trabalhos relacionados ao desenvolvimento e uso de

Laboratórios Remotos junto ao ensino, em particular, em disciplinas de Física, evidenciando necessidade, adequações possíveis, melhorias, críticas ao uso e, se possíveis, intercomparações de laboratórios remotos.

Etapa 2 Levantamento do Referencial Teórico referente às Atividades Relacionadas a Construção, Estruturação e Adequação, Viabilidade e Testes de Laboratórios Remotos em Ensino.


Etapa 3 Construção do Laboratório Remoto, desde sua concepção teórica, considerando os referenciais metodológicos, e prática até a elaboração e estruturação.

Etapa 4 Implementação e Testes de Funcionamento, evidenciando necessidades e possíveis melhoras, com relação aos aspectos necessários para o bom funcionamento e interação do Laboratório Remoto.

Etapa 5 Pré-Teste (considerando a continuação do projeto em questão) com usuário para verificação da eficácia do ambiente de aprendizagem e que possíveis melhorias devam ser realizadas e futuras adequações visando um melhor aproveitamento dos recursos existentes no ambiente.

A primeira etapa da investigação em curso se deu logo pela escolha do tema, dado que, conforme analisado através da revisão do Estado da Arte dos Laboratórios on-line, baseados na Internet, estes podem se classificar em dois tipos: virtual e remoto, de modo que a escolha ser pelo laboratório remoto se dá devido às seguintes características, conforme Nedic et al. (2003): Há interação direta com equipamentos reais; As informações são reais; Não há restrições nem de tempo e nem de espaço; Possui um custo médio de montagem, utilização e manutenção; Há feedback do resultado das experiências on-line.

Após a escolha do tema a ser estudado, dentro da etapa da Revisão do Estado da Arte, por se tratar de um assunto relativamente novo, a quase totalidade das referências ligadas aos laboratórios sejam virtuais ou remotos advêm de artigos científicos, nos quais as mais recentes informações e estudos da área foram divulgados.

A partir das informações recolhidas, a Revisão do Estado da Arte continuou com a investigação do desenvolvimento dos laboratórios remotos em curso em algumas universidades e centros de pesquisas, analisando-se algumas publicações Qualis A. Para tanto, utilizou-se o trabalho de Cardoso e Takahashi (2011), publicado


na Revista Brasileira de Pesquisa e Educação em Ciência (RBPEC). Segundo a investigação destes pesquisadores da Universidade Federal de Uberlândia:

O intuito é investigar se (e como) os laboratórios remotos estão sendo utilizados no ensino, particularmente, no ensino de Física. Foram selecionados e analisados artigos de periódicos Qualis A nacionais e internacionais, entre os anos 2000 e 2009. No desenvolvimento de nosso trabalho não encontramos relatos de pesquisa sobre acesso remoto a experimentos para a área de Física ou de como isso pode incrementar o processo de ensino e aprendizagem dessa disciplina. Desta forma, as eventuais limitações na utilização desta ferramenta no ensino devem ser estudadas de forma aprofundada e suas potencialidades exploradas no sentido de suprir as necessidades de uma aula prática. (CARDOSO; TAKAHASHI, 2011, p.185)

Após esta análise verificou-se que a utilização dos laboratórios remotos no

contexto de ensino de Física, embora pouco abordado, apresenta-se como uma prática crescente e sua utilização abre um campo de possibilidades e de experimentações, as quais devem ser melhor trabalhadas, visando as potencialidades que advém de uma maior sistematização. Em outras situações (BOTENTOUIT, 2007), foi observado, ainda, que o maior investimento está nos laboratórios direcionados ao ensino a nível universitário, dados os maiores recursos disponíveis, o que não significa que não possam ser utilizados em parcerias entre universidades e escolas.

Diante destes levantamentos e das questões surgidas, a procura de respostas levou-nos a considerar que, em termos metodológicos, o desenho do estudo seria necessariamente multifacetado, no sentido de envolver a utilização de instrumentos e amostras diversificados.

As investigações de um modo geral visam à criação do conhecimento científico, e para chegar aos resultados existem um conjunto de métodos que podem ser empregados, dentre estes os métodos experimentais, métodos descritivos, e também métodos qualitativos (através de formulários, questionários, entre outros) ou mesmo métodos mistos/específicos. Com base nestas considerações, pode-se ressaltar que o estudo em questão apresenta ao mesmo tempo características de um estudo de avaliação (LUKAS; SANTIAGO, 2004), de um estudo de caso (COUTINHO; CHAVES, 2002), e ainda características de um modelo metodológico misto muito divulgado em pesquisas internacionais no domínio da Tecnologia Educativa que, na literatura, se designa por metodologia de desenvolvimento (VAN DEN AKKEN, 1999),


nomenclatura advinda da área de Desenvolvimento de Softwares. Por isso mesmo, as etapas da investigação, nesta metodologia são, de uma forma esquemática (COUTINHO e CHAVES, 2001), resumidas da seguinte forma:

Fig. 09 – Esquema da Metodologia de Desenvolvimento, para criação e desenvolvimento do protótipo

Pelo esquema acima, percebe-se a influência do Desenvolvimento de

Software, já que a metodologia pode ser subdividida em níveis de análise (analisys level), de desenvolvimento (design level), de avaliação/teste (evaluation design) e de documentação (documentation design). Níveis estes que categorizam o problema, facilitando o desenvolvimento de soluções ao problema, e verificação da mesma, por sucessivos testes, para que se chegue a uma resposta satisfatória, a qual deve ser documentada e novamente analisada frente ao problema inicial. Dito isto, é interessante se estudar o contexto histórico do desenvolvimento desta metodologia, principalmente no que se refere ao seu uso na Educação, e em principal, nas tecnologias educativas.

A metodologia por desenvolvimento, ou pesquisa de desenvolvimento (do inglês, development research), está intimamente ligado ao desenvolvimento das abordagens veiculando as tecnologias de informação e comunicação (TIC) à Educação, pois no contexto em que surgiu (COUTINHO e CHAVES, 2001), por volta da década de 80, ainda predominava o paradigma de uma epistemologia positivista de idealizar os resultados de uma pesquisa, dando-lhe ares cientificistas, e não se considerando a perspectiva do cientista, do pesquisador, nem se focando na investigação em si, o que não permitia considerar aspectos como subjetividade do pesquisador na área de pesquisa, ou mesmo considerar os erros, incertezas,

Análise de problemas (investigador e

profissionais nem campo)

Desenvolvimento de soluções em um quadro de

referencial teórico Avaliação e teste de

soluções

Documentação e reflexão que

possam conduzir a novas investigações

futuras


complexidades obtidos nos resultados, acarretando na limitação da capacidade de produzir e aumentar o conhecimento no domínio científico das tecnologias educativas (COUTINHO e CHAVES, 2001).

Com enfoque voltado a uma perspectiva alternativa, que considerasse bases epistemológicas construtivistas, vão sendo realizadas pesquisas (SALOMON, 1991) que se voltam aos aspectos de uma investigação que levasse em conta o processo de ensino e aprendizagem e mesmo da comunicação, e que se concentra nas metodologias, nos contextos (ambientes de aprendizagem) e, sobretudo, nas características e no modo como o sujeito aprende (COUTINHO e CHAVES, 2001).

Por outro lado, havia ainda a questão de como a investigação deveria ser realizada, ou seja, qual o tipo de investigação deveria ser priorizada: uma investigação básica (que fundamenta teorias, aumentando um dado conhecimento dentro de um domínio científico) ou aplicada (que soluciona problemas práticos de indivíduos, grupos ou da sociedade em geral). Coutinho e Chaves (2001), abrem o prisma desta dicotomia ao demonstrarem que na verdade existe um tipo de pesquisa, de metodologia de investigação, que complementa estes dois tipos: a metodologia de desenvolvimento.

Devido ao fato de que as tecnologias educativas, nas quais se enquadram as pesquisas em ambientes de aprendizagem (por exemplo), apoiam-se em um leque variado de disciplinas afins (desde a Ciência da Comunicação à Psicologia, passando pela Informática, Sistemas, etc...) a investigação na área terá necessariamente de ter uma especificidade própria onde não faz sentido a oposição simplista básica/aplicada, mas antes a sua concertação/conjugação: é nesse sentido que apontam as metodologias de desenvolvimento, que vieram fazer a ponte entre os dois polos opostos propondo um referencial metodológico próprio (uma mistura única entre os dois polos da investigação científica) porque mais adaptado à investigação das TIC em ambientes de aprendizagem.

Este tipo de metodologia, foi exemplificada através de uma comparação entre pesquisas científicas conhecidas, por Stokes (COUTINHO E CHAVES, 2001). Nela, Stokes, em 1997, compara as pesquisas realizadas por Niels Bohr, Thomas Edison, Louis Pasteur. O primeiro buscou o conhecimento puro acerca da estrutura do átomo, logo pertence a uma pesquisa teórica (no caso, seria o tipo de investigação básica).


A investigação desenvolvida pelo inventor norte americano Thomas Edison preocupou-se com a resolução de problemas práticos pelo desenvolvimento de tecnologias inovadores. Por sua vez, Edison não expressava qualquer interesse por publicar os resultados da investigação que desenvolvia, o que enquadra a investigação no tipo aplicada.

Por último Stokes coloca a investigação do químico francês Louis Pasteur, o qual buscava o conhecimento teórico, mas no contexto da solução de problemas práticos. Por isso, este tipo de investigação poderia ser enquadrado como um tipo de mescla entre os tipos citados anteriormente. Há ainda, mais um tipo de investigação, que de tão estéril e sem contrapartida prática, não pode ser considerado nem fundamental, nem aplicada. Infelizmente, este tipo de pesquisa prolifera em muitas áreas do saber, se tratando do caso de quem investiga apenas com o objetivo de progredir na carreira, ou seja, remete-se a máxima do “publica ou perece”.

Obviamente, Stokes quando exemplificou a problemática da metodologia de desenvolvimento, incentivou, em sua análise, que a investigação nas áreas das TIC na educação seja da do tipo conduzida por Pasteur e a que chama "use inspired basic research" (que se pode traduzir como investigação básica inspirada na prática). Defendeu ainda que não faz sentido pensar que só a investigação básica ou pura conduzirá ao desenvolvimento de novas tecnologias, e exemplifica mostrando que na ciência contemporânea o desenvolvimento de inovações tecnológicas permitiu o avanço de novos tipos de investigação revertendo completamente a direção do modelo tradicional básica seguida de aplicada (COUTINHO E CHAVES, 2001).

Esta simbiose teoria/prática ajustava-se de um modo tão perfeito à investigação realizada em ambientes de aprendizagem onde se usam tecnologias, que, nos Estados Unidos, passou a encarar-se o instructional development como um dos cinco grandes sectores dentro da investigação nas tecnologias educativas naquele país, tal o volume de projetos de investigação que, desde a década de1980 se implementaram sob este novo referencial metodológico.

As versões mais atuais das metodologias de desenvolvimento podem surgir na literatura sob designações diversas, como (COUTINHO E CHAVES, 2001) é o caso dos chamados "design experiments" ou da "formative research", mas a filosofia de


base é sempre a mesma: "a inter-relação entre a teoria e a prática" (VAN DEN AKKER, 1999).

Para Van Den Akken (1999) as diferenças entre as metodologias de desenvolvimento e as abordagens empíricas tradicionais estão relacionadas mais às finalidades da investigação (nível filosófico e epistemológico) do que ao nível dos métodos propriamente ditos: “os métodos da investigação de desenvolvimento não são necessariamente diferentes de outras abordagens de investigação educativa” (VAN DEN AKKER, 1999). Ou seja, as metodologias de desenvolvimento utilizam, para a coleta e análise de dados, instrumentos e técnicas tanto das abordagens quantitativas quanto qualitativas.

As diferenças situam-se na forma diferente em como abordam os problemas e em como se concebe o projeto da investigação em si. Coutinho e Chaves (2001) sintetizam da seguinte forma as características básicas deste modelo metodológico: O fim último da pesquisa não é testar a teoria mas resolver problemas práticos

dos professores; Abordagem de problemas complexos em ambientes tecnológicos de

aprendizagem; Integração de todo o tipo de conhecimentos teóricos (comprovados e

hipotéticos) e tecnológicos no sentido de se encontrarem soluções viáveis para a complexidade dos problemas em análise;

A busca da solução para o problema passa pela concepção de uma solução “protótipo” que deve ser fundamentada desde um ponto de vista teórico e prático (ouvidos os profissionais no terreno) e articulada com objetivos de aprendizagem;

Condução de uma investigação rigorosa e reflexiva no sentido de testar, avaliar e refinar no terreno, num processo interativo, a solução protótipo concebida;

Implica colaboração permanente entre investigadores, profissionais do terreno (professores) e tecnólogos (informáticos). Definido o tema de estudo, frente às necessidades no campo do ensino de

Física em território nacional, e selecionada a metodologia a ser empregada, com relação a elaboração, desenvolvimento e avaliação de um protótipo, o passo seguinte deve ser a escolha do laboratório remoto a utilizar como referência, base, para o


desenvolvimento do próprio laboratório remoto, inserido em um ambiente virtual de aprendizagem.

A utilização das novas tecnologias, no que se refere ao uso dos laboratórios remotos, pode trazer imensas vantagens para o ensino escolar. Tendo isso em mente, estamos desenvolvendo nosso próprio laboratório remoto de Física, com foco no ensino de Física, ambientado na Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP), com base na investigação dos recursos e vantagens do laboratório remoto da Universidade Federal de Santa Catarina – Campus Araranguape, o RexLab (SILVA, 2006), além da interface de uso do WebLabDeusto (UNIVERSIDADE DE DEUSTO, 2015), para a criação do ambiente virtual. Tendo como base estes laboratórios, procuramos mesclar algumas características e introduzir outras inexistentes, principalmente no que se refere ao aspecto pedagógico e conceitual de tópicos de Física Moderna, desde a concepção teórica dos experimentos até questões de aplicações tecnológicas advindas do estudo fenômeno trabalhado no experimento remoto, que podem favorecer uma maior aprendizagem.

Com as informações obtidas através da literatura, do Estado da Arte e da criação do ambiente virtual, no qual deverá ser inserido o laboratório remoto, devemos partir para a última fase deste projeto de pesquisa, para fins de monografia: o desenvolvimento de um protótipo, propriamente dito, o qual deverá ser aplicado em testes de verificação de usabilidade e de aplicação, visando a adequação ao aspecto educacional, porém, para projeto posterior, na continuação desta pesquisa. Um esquema com o plano de investigação das etapas pode ser observado na figura 10.

Fig. 10 - Esquema do plano de investigação (adaptado de Bottentouit, Universidade do Porto, 2007).


Considerando ainda, que este protótipo deve incluir não somente a montagem física a ser alocada dentro de uma estrutura que possibilite a coleta de dados e de imagens do experimento real, com acesso remoto, mas também de toda a estrutura de rede, dentro da qual deve ser alocado o ambiente virtual de aprendizagem, para que o aspecto educacional não fique relegado a segundo plano, de forma que seja evidenciado, então, a preocupação com o ensino de tópicos de Física Moderna, além da troca de informações relacionadas, seja através de fóruns, entre outras interfaces a serem disponibilizadas dentro do ambiente.

9 Protótipo - Procedimentos e Desenvolvimento Introdução

Com base na metodologia de desenvolvimento, proposta por Van den Akeen (1999), foi montado o protótipo, após um estudo de avaliação dos laboratórios existentes, e das potencialidades que necessitavam ser explorados; bem como após a montagem do protótipo, ainda pretendemos realizar um estudo de caso, frente ao ambiente virtual de aprendizagem com o laboratório remoto montado, contudo, esta etapa temos em mente que não seja possível ser realizada para fins desta pesquisa, e sim, para um trabalho futuro, como continuação dos desenvolvimentos das etapas correntes.

Sendo assim, nos próximos itens mostraremos os procedimentos implementados para a construção do protótipo, além das especificidades de cada componente, bem como os usos para os quais pode ser destinado o emprego deste equipamento, para fins educacionais. Também mostraremos, a fim de se melhorar o uso do protótipo, desenvolvimentos do ambiente virtual de aprendizagem, junto a estrutura virtual já montada da interface disponível no WebLabDeusto, no qual estará inserido o laboratório remoto. Testes de validação do Laboratório Remoto com o Ambiente Virtual de Aprendizagem pretendemos desenvolver em trabalhos futuros, como foi dito, em um possível estudo de caso.

Para fins de descrição do protótipo de dos procedimentos de montagem, demonstraremos aqui, o 1) Contexto da Espectrofotometria em relação ao Ensino de Física Moderna, seguindo de etapas e imagens do 1) Experimento de


Espectrofotômetro Remoto Automatizado, propriamente dito, partindo para a 3) Programação no Arduino para o Espectrofotômetro Remoto Automatizado, até as 4) Interfaces: 4.1) de Visualização do Experimento; 4.2) de Controle Remoto para acionamento da lâmpada de LED, além das etapas de construção do 5) Ambiente Virtual de Aprendizagem, no qual estará contido o experimento.

Além das etapas iniciais de demonstração da construção do protótipo, pretendemos demonstrar, também, 6) Teste de Funcionamento da Programação do Arduino; 7) Teste de Funcionamento da Programação de Acionamento da Lâmpada de LED; 8) Teste de Acionamento do Experimento e Coleta de Dados; etapas estas que evidenciam os códigos e resultados obtidos, necessários para uma análise mais aprofundada a posteriori.

Da mesma forma, nos procedimentos e metodologias de cada uma destas etapas realizadas para construção do protótipo serão mostrados também resultados alcançados até o momento, ou seja, os procedimentos das programações, descrevendo-as, bem como fotos do protótipo, descrevendo cada item e suas funções, além de esquema, circuito elétrico, e fluxograma da programação.

De outra maneira, também, serão comentadas algumas “inovações” desta etapa do projeto: a) as programações do php da interface de controle do acionamento das luzes de led, em comunicação com os dados mandados pelo sensor de reconhecimento de cor, em que são mostradas as porcentagens de cada r, g e b em cada uma das cores que são acionadas. Ou seja, a ideia aqui é demonstrar como desenvolver estes dois mecanismos na php, e repassá-los a central que está disponível pelo WebDeusto. E b) a descrição de como será a confecção do AVA: a partir da interface do WebDeusto, pela qual evidenciam-se as melhorias a serem realizadas, permitindo uma aprendizagem mais informal dentro do ambiente lá proposto.

Com base nos procedimentos, podemos analisar o contexto que implica nestas tomadas de decisões e passos que foram desenvolvidos, como segue-se adiante.

Contexto da Espectrofotometria no Ensino de Física Moderna Desde 2002, e até antes, na verdade, já se discute, no meio acadêmico, em

especial, nos corredores das faculdades de Física, de que forma o ensino de Física


pode ser mais atualizado, despertando o interesse dos jovens para a formação na área, ou em áreas tecnológicas. Ivemos em uma sociedade na qual a tecnologia está presente nas mais diversas formas, desde ponteiro laser, passando por CDs, DVDs, bluetooths, até sistemas de comunicação por radiofrequência, WiFi, motores híbridos, aceleradores de partículas, além de discussões de qual será o futuro da tecnologia e o papel do ser humano neste “novo mundo”. É interessante notar que todas estas tecnologias citadas dependem fortemente do conhecimento dos fenômenos físicos que as regem. Mas da mesma forma que seria bom que entendêssemos esses conceitos para compreender melhor o funcionamento destas novas tecnologias (além das citadas), poucos de fato compreendem este funcionamento, muito devido a pouca assimilação dos conceitos físicos das mesmas; e consequentemente não entendendo estas tecnologias, para que servem, como funcionam e de que modo podem vir a serem usadas, o papel do próprio ser humano fica aquém em um futuro próximo (pelo menos para a sociedade que desfrutará de uma potente ferramenta, mas sem saber como ela funciona).

Se no caso de nossa sociedade a discussão de Ciência e Tecnologia fica à deriva, nas escolas, então, que deveriam fomentar essas discussões atuais, pelo menos no nível de entender o funcionamento destas tecnologias e os conceitos físicos por detrás delas, a Física fica restrita a “um bojo de conhecimentos que se acabou no final do século XIX. Quando muito, nossos estudantes aprendem a resolver problemas da Física Newtoniana. Se a escola for mais exigente, possivelmente poderão aprender alguns grandes princípios da Física dos séculos XVIII e XIX”.

Essa crítica aparece no editorial da Revista Brasileira de Ensino de Física, de 2002. Passados 13 anos, estamos na mesma discussão de como trazer os estudantes do Ensino Médio para a compreensão de conceitos físicos, e muito mais ainda, de como trazer a Física para o cotidiano deles, como se a Física fosse algo fora do alcance de nossos alunos.

Somente para constar, neste mesmo editorial, a revista cita que em 2000, o Comitê Nobel havia premiado “as pesquisas em Física que foram fundamentais para a moderna Tecnologia da Informação, baseada na óptica-eletrônica, constituída de lasers, diodos, transistores, fibras ópticas e usadas em dispositivos modernos como celulares, CDs e satélites de comunicação, dentre outros”, ao passo que continuamos ensinando no máximo a Física de pêndulos, balística do séc. XVII, termometria, etc.


E ressalta que a parte mais interessante da Física “como aquela contida, por exemplo, no modelo padrão, na interação da radiação com a matéria, na cosmologia moderna, nos novos materiais fabricados pelo homem” fica para o pesquisador, nas instituições, e quando aparecem para o estudante, aparecem em revistas de divulgação científica, à época, de pouca disponibilidade1.

Assim, a Física Moderna (e Contemporânea, ou FM, ou até FMC) que abarcaria o estudo destes conceitos deveria ser mais difundida nos ambientes e Ensino Médio. Justificativas para isso são muitas, desde os próprios PCNs+ (BRASIL, 2002) até a própria literatura (OSTERMANN e MOREIRA, 2001, p. 24). Destes últimos autores, podemos citar alguns pontos que justificam o estudo do tema:

“estudantes precisam ter contato com o excitante mundo da pesquisa atual em Física; os PCN's para o ensino médio apontam na direção de uma profunda reformulação do currículo de Física na escola média e a inserção da FMC nos currículos; uma maneira de atrair jovens para a carreira científica; disseminar os conhecimentos que a ciência e a tecnologia propiciam à população; esclarecer o estudante quanto às pseudo-ciências. Os autores também concluem que as pesquisas desenvolvidas sobre FMC estão mais concentradas na ‘apresentação de um tema de FMC [...]’"

Ou seja, o estudo da Física Moderna pode e deveria ser mais utilizado nas escolas de Ensino Médio, como forma de propiciar aos estudantes o interesse pela carreira científica, e um maior entendimento da tecnologia. Porém como sabemos, as escolas, de uma forma geral, ainda estão “patinando” no uso de recursos, ferramentas e na própria abordagem da Física Moderna, priorizando os assuntos que ainda estão sendo discutidos em vestibulares, os quais também visam uma abordagem contemporânea, mas que se fundamentam na mesma Física do séc. XVII e XVIII. Assim, de que forma podemos trabalhar a Física Moderna para tornar esse discurso realidade, e diminuir a distância entre o falar e o fazer, é o que pretendemos discutir nos próximos procedimentos. A ideia aqui, assim como Ostermann e Moreira (2001) citam é descrever a “apresentação de um tema de FMC”, mas utilizando 1 em tempo, as revistas de divulgação científica estão mais acessíveis hoje em dia, com preços mais acessíveis, também, e em maior número; mas, assim como antes, continuam pouco divulgada nas grandes mídias – uma saída é a internet, que à época deste editorial não era tão acessível quanto hoje, em com velocidades bem menores. Mas mesmo na internet, que apresenta um repertório de acesso às informações e conceitos de Física, e das recentes descobertas, bem maior, também se apresenta o mesmo problema de cuidado com o tratamento das informações e a mesma necessidade do estudante que se interessa pelo assunto procurar alguém, um professor, por exemplo, que dê mais critério e rigor a informação encontrada.


recursos tecnológicos mais próximos do estudante como a internet, dentro de um ambiente que lhe favoreça o aprendizado, podendo ser formalizado, ou mesmo dentro de uma estrutura informal, no que se refere ao aspecto do ambiente virtual e aprendizagem (AVA). Dentro deste aspecto de utilizar um tópico de Física Moderna, preferimos a utilização da área de Espectrometria (e Espectrofotometria), devido a possibilidade de trabalhar, no que tange ao assunto deste projeto, a representação dos padrões RGB, e das quantidades de cada padrão presente dentro de uma mesma cor, e a partir disso, estudando a composição das cores (área, aliás pouco abordada nas escolas médias brasileiras), mas além disso, para se decompor essa mesma cor é necessário que ela seja difratada por uma rede de difração (ou mesmo um CD – que é uma estrutura com muitas cavidades, às quais difratam os feixes de luz, e que portanto podem ser utilizados como uma rede de difração), e a partir daí podemos apresentar mais conceitos da Física Moderna, como a interferência (construtiva e destrutiva), decomposição da luz, feixes monocromáticos e policromáticos, entre outros tópicos.

Por essa diversidade de temas dentro da Física Moderna, e por poder trabalhar um assunto tão amplo de uma forma que pudesse ser ao mesmo tempo interessante dentro do aspecto técnico, tanto quanto dentro do aspecto lúdico (dentro do AVA, na estrutura a ser montada, com interface de controle do sistema físico, e apresentação da formação das cores e visualização da decomposição da luz), possibilitando ao professor um tratamento de temas da Física Moderna conforme seja a sua criatividade é que cremos que o estudo da espectrometria possa ser adequado aos interesses do Ensino Médio.

10 Experimento de Espectrofotômetro Remoto Automatizado Para que a abordagem da espectrometria possa ser veiculada ao interesse

proposto, criamos um sistema físico, o espectrofotômetro, em que seja evidenciado a formação do espectro, e também do espectrofotômetro, bem como a possibilidade controle remoto do mesmo. Isso permite ao usuário do sistema tanto a visualização quanto a interação com o sistema, à distância, de modo a verificar a formação de diferentes cores e a porcentagem cada padrão na formação da mesma. A seguir,


descreveremos os procedimentos para a construção do espectrofotômetro, além de seus objetivos.

Espectrofotômetros e seu Princípio de Funcionamento Um espectrofotômetro é um equipamento capaz de discriminar comprimentos

de onda, por meio da decomposição de cores em redes de difração. A luz branca comum tem seus vários comprimentos de ondas separados e analisados pelo equipamento, em função da variação da intensidade luminosa. O espectrofotômetro pode ter um custo elevado, considerando os disponíveis no mercado comercial e para usos didáticos (Lüdke, 2010). Apesar de boa precisão (PASCO, 2008) estes equipamentos apresentam custos ainda muito elevados para a maioria das escolas brasileiras.

Em termos de funcionamento, pode-se ter dois tipos de espectrofotômetros com rede de difração: aqueles que analisam o feixe de luz refletido e aqueles que analisam o feixe de luz transmitido. Para fins de adequação ao projeto, analisaremos apenas o do tipo de feixe transmitido.

a) Análise Espectral do Feixe Transmitido No espectrofotômetro temos a seguinte situação: Um feixe de luz, na cor

branca, incide sobre uma rede de difração, a partir da qual, este feixe será difratado, ou seja, o feixe original será separado em suas diferentes componentes, chamadas raias do espectro (o conjunto destas raias é o feixe de luz transmitido). A partir do momento que a rede de difração gira (estando colocada em um suporte montado sobre um motor, por exemplo), as raias do espectro que foram difratadas anteriormente, serão observadas em um anteparo, podendo ser cada uma delas analisadas separadamente, através de um sensor colocado em posição determinada.

Para compreender melhor este funcionamento, é bom considerar o funcionamento de um dos componentes principais desta montagem: a rede de difração. As redes de difração por reflexão (Lopes, 2007) consistem em uma superfície com muitas ranhuras, ou sulcos (Figura 11) com um espaçamento d entre cada ranhura. As dimensões dessas ranhuras são muito pequenas, podendo variar de 600 a 2400 linhas por mm dependendo da rede. Quanto maior o número de ranhuras ou sulcos, maior a capacidade de decomposição/resolução da rede.


Figura 11 – À esquerda, modelo educacional de uma rede de difração (de 1000 linhas ou ranhuras/mm). À

direita, em detalhe obtido por microscópio eletrônico, se vê as ranhuras de uma rede de difração

Aqui ocorre o fenômeno físico da interferência construtiva, devido à diferença de caminho óptico ∆ (ou seja, o menor ângulo para que haja um desvio, em relação ao ângulo de incidência, θ), em que a luz sofre após ser refletida em diferentes ranhuras (Figura 12). Essa interferência é do tipo construtiva devido ao fato de cada uma das frentes de onda que incidem nas ranhuras da rede de difração se sobrepõem em fase, aumentando a amplitude das ondas resultantes (e consequentemente a intensidade do feixe resultante).

Na figura a seguir, pode ser observado, em vermelho, a projeção da onda incidente sobre as ranhuras da rede de difração. Ao chegarem na rede de difração, as ondas incidentes, com ângulo incidente θ, são decompostas entre várias outras ondas (que irão sofrer a interferência construtiva, mencionada anteriormente), por cada uma das ranhuras, espaçadas entre si pela distância d.

Figura 12 – Decomposição do feixe incidente na rede de difração por reflexão, com separação entre ranhuras de d.

Dado o fenômeno que ocorre na rede de difração, podemos analisar agora a disposição dos componentes no referido espectrofotômetro. Para este tipo de

d


espectrofotômetro (Alfons, 2010) fixa-se a posição da fonte de luz e um fotosensor (LDR – light dependente resistor, Conversor de frequência TSL235R, ou algum sensor de reconhecimento de cor, como o TCS3200 – dentro do encapsulado há o mesmo conversor de frequência anterior) como indica a Figura 13. Girando a rede de difração observamos o ângulo de desvio observado para cada linha a partir da fenda.

Figura 13 - Esquema para um espectrofotômetro com a rede de difração girando ao redor de um eixo.

Finalmente, o valor do comprimento de onda (λ) pode então ser obtido via Eq 1: = (n=1, 2, 3,...) (Eq. 1)

Onde n é um número inteiro, que se designamos por ordem espectral; d é a distância de separação entre cada uma das ranhuras da rede de difração (é também um parâmaetro para definição da resolução da rede de difração – se mede em m-1, ou ainda em linhas/m, ou como é mais convencional linhas/mm) e θ é o ângulo de incidência do feixe, em relação ao plano dos feixes difratado pela rede de difração. Este ângulo pode ser calculado a partir da relação entre as distâncias do centro da fenda até as raias decompostas (x) pela distância entre a rede de difração e a respectiva raia do espectro (D). Essa relação é desenvolvida na (Eq. 2):

= = √ (Eq. 2) Em que l é a distância da rede de difração até o centro da projeção da fenda. Por sua vez, x por ser a distância do centro da fenda até cada uma das raias, varia conforme o conjunto motor e rede de difração giram. Devido a isso, cada plano formado pelos feixes difratados que geram cada raia do espectro muda de direção, o que torna necessário que se faça uma correção para que as raias que cheguem ao sensor sejam calculadas tendo o plano normal ao centro da fenda como referência.

Sensor Detector de Cor –


A devida correção e os cálculos necessários para a determinação do comprimento de onda, bem como as programações associadas a estes cálculos na programação geral do arduino são apresentadas no Anexo 2, deste projeto.

Com vistas ao caso do projeto em tela, há ainda a possibilidade de se gerar resultados, a partir de prévio controle pela plataforma arduino, das diferentes proporções de cores presentes em diferentes cores de uma mesma fonte de luz. Por exemplo, ao se usar uma lâmpada de LED RGB, há a emissão de um feixe de luz, com a cor que se desejar (vermelho, verde azul, laranja, amarelo, ciano, roxo, lilás, etc...), e nas quais existe a composição de cores por diferentes proporções dos padrões R, G e B. Portanto, ao se fazer incidir este feixe colorido na rede de difração, a mesma decomporá a luz incidida nas três cores primárias (Vermelho (R), Verde (G) e Azul (B)).

Ao se projetar estas raias decompostas em um anteparo, podemos associar o sensor (por exemplo, o de reconhecimento de cores – TCS34725), e coletar os dados das diferentes proporções destes padrões, fazendo com que a rede de difração gire, e permitindo que o sensor colete, a cada vez, os sinais de cada uma das raias do espectro formado.

Com estes dados coletados pelo sensor, o qual se liga ao arduino, coletamos as diferentes proporções de R, G e B, e a partir daí usamos estes dados em tabelas para posterior visualização no ambiente virtual de aprendizagem, dentro da plataforma de controle do experimento remoto, permitindo ao usuário que está interagindo com o experimento observar para cada cor projetada da lâmpada de LED, quanto há de cada um dos padrões R,G e B que compõem a cor observada (bem como observará o espectro projetado no anteparo, através da visualização do experimento).

Sendo assim, segue a imagem da montagem do experimento físico, em que esta descrita cada um dos componentes do sistema:


Figura 14 – Vista Geral da Disposição Experimento. A. Emissor Infra-Vermelho para transmissão do sinal

vindo da saída serial. B. Lâmpada de LED, com prolongador (para evitar dispersão da luz para outros lugares) C. Suporte com Mecanismo de fenda simples (de 0,2mm da 3B Scientific), usado para colimar o

feixe. D. Módulo Ponte H, com CI L298N, para controle do giro do motor. E. Arduino. F. Trilho em que estão colocados: G. Espelho refletor do feixe, H. Lente Convergente de distância focal (f) = 50mm e I. Motor de Passo (Mitsumi, modelo M42SP, 3,5º), e no motor está colocada a rede de difração (J, de 1000 linhas/mm). O motor está colocado acima de dissipadores para evitar superaquecimento. K. Anteparo, para projeção do

espectro difratado. L. Sensor detector de cores (TCS 34725, Adafruit®) fixado no anteparo. M, câmera webcam de IP Fixo (D-Link), para visualização remota do experimento. A Fonte de alimentação (regulável)

para alimentação do motor (12V, 600mA) está atrás da estrutura metálica que serve de suporte ao experimento, e por isso não é observada na imagem. Finalmente, a seguir, é mostrado o detalhe do espectro obtido com a rede de

difração de 1000 linhas/mm e fenda colimadora (em frente à lâmpada) de 0,2mm, para uma lente convergente de distância focal de 50mm. O anteparo se encontra a uma distância de 11,2cm, posição a qual a fenda fica focalizada no anteparo.

Figura 15 –Na imagem de cima, detalhe do experimento físico montado, em que o espectro é mostrado no

anteparo com papel sulfite, no qual está colocado o sensor detector de cores, que enviará os dados de irradiância à saída serial do Arduino.

Sensor de cor TCS34725

Verde Azul Fenda projetada

Anteparo

K

I M


Sendo assim, podemos partir para o detalhamento dos procedimentos de construção do experimento. Com respeito a programação completa no Arduino para o Espectrômetro, se encontra anexo a este projeto (Anexo 3).

Procedimentos de Construção Na construção do espectrofotômetro (Figura 15) o feixe de luz colimado

proveniente de uma lâmpada de LED foi projetado em um anteparo. A decomposição espectral é realizada através de uma rede de difração disposto a uma distância D do anteparo. (Cavalcante, Tavolaro, & Haag, 2005).

Este feixe sofre difração, de modo a decompor os vários componentes de comprimentos de onda no anteparo, onde está localizado um fotosensor (CF-TSL235R, dentro do sensor de cor TCS3200) que faz a varredura das diferentes luminosidades das raias do espectro projetado. O CF-TSL235R (informações e datasheet em anexo) recebe as diferentes raias do espectro, devido ao giro da rede de difração, montada em cima do eixo de um motor de passo (Mitsumi). Todo o monitoramento e controle do experimento são realizados através do microcontrolador Arduino. A distância entre os sulcos do CD é determinada pelo fabricante (1000 linhas/mm), e tal parâmetro é utilizado no cálculo do comprimento de onda.

A seguir faremos a descrição da montagem do trilho óptico no qual se dispõem os componentes para obtenção do espectro difratado. Depois, são descritos sensores e programações associadas a eles, dentro de cada etapa do experimento. Estas etapas compreendem: montagem do circuito associado ao motor de passo (fonte de alimentação e ponte H para geração de corrente para o motor), esquema eletrônico associado aos sensores: detector de cores TCS3200 e conversor de frequência (CF) TSL235R; emissor Infra Vermelho (IV), o qual aciona a lâmpada de LED; e encoder rotativo KY-040, responsável pelo comando de giro do motor. Estes sensores e demais componentes junto à programação tornam possível a obtenção do espectro da lâmpada de LED.


Ajuste Ótico: Montagem do Trilho Emborrachado Para possibilitar melhor ajuste ótico do sistema acrescentamos um trilho2 para

alocação das peças componentes do espectrofotômetro (lente convergente, rede de difração alocada sobre o motor de passo, e espelho refletor – para direcionamento do feixe proveniente da lâmpada de LED). Neste trilho introduzimos os componentes a cerca de 10 cm de distância entre cada um, de forma a permitir que com o direcionamento do feixe de luz (pelo espelho refletor), vindo da lâmpada de LED, este seja convergido pela lente convergente, chegando a rede de difração, na qual este feixe é separado nas diferentes raias do espectro. Esta rede de difração ao girar junto ao eixo do motor de passo, permite que cada raia do espectro possa ser detectada pelo sensor de conversor de frequência, ou pelo sensor de cores, os quais estão colocados no anteparo para observação do espectro formado. A 16 mostra um perfil desta montagem:

(a) (b) Figura 16 – (a) Vista de cima do espectrofotômetro. (b) Detalhes das distâncias observadas junto a escala

que fica ao lado do trilho.

2 um perfil de trilho emborrachado, do tipo usado em montagens de equipamentos fotográficos, o qual dispõe de uma régua com escala, para verificação das distâncias entre os componentes, além de encaixes nas pontas e ao meio, para melhor fixação dos componentes.


Montagem dos Circuitos (Sensor Detector de Cor TCS34725, Motor de Passo) Para a construção do espectrofotômetro com Arduino, foi necessária a

montagem de circuitos com aplicações distintas; um, principal, associado ao controle do motor de passo, e outro para captura da variação da intensidade luminosa, ou irradiância: lida através do próprio Sensor Detector de Cores TCS34725, o qual possui um sensor de irradiância (em W/m²). A partir deste sensor, poderemos obter os gráficos do espectro de radiação luminosa (irradiância, em W/m2, versus comprimento de onda, em nm).

10.2.2.1. Motor de passo e controle no sentido de rotação O motor de passo utilizado, da marca Mitsumi Electronics, modelo M35SP-7

(Mitsumi Co., 2011), e tem seu controle realizado através das saídas digitais do Arduino, que fornecem corrente elétrica no máximo igual a 20 mA, insuficientes para acionar as bobinas do motor (Figura 1a).

Para amplificar a corrente elétrica de saída do Arduino utilizamos um módulo ponte H (L298N) Figura 1b. Neste esquema, foi associado uma fonte de tensão regulável (LTS Company, de 10V a 24V), para sua alimentação de tal modo a possibilitar a corrente mínima necessária para o giro do motor de passo. Os pinos que permitem o controle das bobinas do motor de passo são os pinos digitais 8,9,10 e 11 do Arduino e a

Para se proceder a ligação do motor ao módulo, utilizamos um motor bipolar de 4 fios, como se pode observar no esquema abaixo:


Figura 17 – Esquema mostrando as ligações entre arduino MEGA, Motor de Passo (Mitsumi), a ponte H

Dupla (CI L298N) e a fonte de tensão (até 24V, 4A) Neste esquema, os pinos de comando são ligados ao Arduino, exatamente

como seria feito com um motor CC. Liga-se então as bobinas como se fossem os motores CC, cada bobina a um dos conectores para os motores CC. No caso, as bobinas A e C se conectam a um dos lados do módulo (no esquema, OUT 1 e OUT 2), com as respectivas saídas indo para as portas digitais D2 e D3. Respectivamente, as bobinas B e D se comunicam ao outro lado do módulo (OUT 3 e OUT4, no esquema), o qual tem suas saídas conectadas as portas D4 e D5. No caso do motor utilizado (4 fios), a entrada da fase positiva de alimentação vem direto da bateria, que se liga a entrada de 12V (representada no esquema pelo pino VS do módulo ponte H dupla – L298N). A bateria representa a fonte de alimentação do motor, que não será o Arduino, devido a sua baixa corrente para alimentação do motor. Observa-se a necessidade de conectar os GNDs (terra) dos dois sistemas. Também existe na placa uma saída 5V, que pode ser usada para alimentar o Arduino, mas que para os fins deste projeto não utilizaremos. Assim, se segue a tabela de ligações do sistema.

Tabela 1 mostra a relação das cores dos fios provenientes do motor M35SP-7 e as conexões com o módulo ponte H (L298N) e Arduino.


Para se proceder a ligação do motor ao módulo, utilizamos um motor bipolar de 4 fios, como se pode observar no esquema abaixo:

Figura 17 – Esquema mostrando as ligações entre arduino MEGA, Motor de Passo (Mitsumi), a ponte H

Dupla (CI L298N) e a fonte de tensão (até 24V, 4A) Neste esquema, os pinos de comando são ligados ao Arduino, exatamente

como seria feito com um motor CC. Liga-se então as bobinas como se fossem os motores CC, cada bobina a um dos conectores para os motores CC. No caso, as bobinas A e C se conectam a um dos lados do módulo (no esquema, OUT 1 e OUT 2), com as respectivas saídas indo para as portas digitais D2 e D3. Respectivamente, as bobinas B e D se comunicam ao outro lado do módulo (OUT 3 e OUT4, no esquema), o qual tem suas saídas conectadas as portas D4 e D5. No caso do motor utilizado (4 fios), a entrada da fase positiva de alimentação vem direto da bateria, que se liga a entrada de 12V (representada no esquema pelo pino VS do módulo ponte H dupla – L298N). A bateria representa a fonte de alimentação do motor, que não será o Arduino, devido a sua baixa corrente para alimentação do motor. Observa-se a necessidade de conectar os GNDs (terra) dos dois sistemas. Também existe na placa uma saída 5V, que pode ser usada para alimentar o Arduino, mas que para os fins deste projeto não utilizaremos. Assim, se segue a tabela de ligações do sistema.

Tabela 1: Ligações entre motor de passo e módulo L298N, e do módulo com o Arduino.

Arduino

Motor de Passo

Ponte H Dupla L298N

Fonte até 24V/4A


Cor do fio Motor de Passo – Módulo Módulo – Arduino Laranja Bobina A – Entrada 1Dir. D2 Amarelo Bobina C – Entrada 2Dir, D3 Preto Bobina B – Entrada 1Esq. D4 Marrom Bobina D – Entrada 2Esq. D5 Vermelho Saída 12V módulo ---

Na Figura 18(a) pode-se ver a montagem esquemática, bem como a disposição

do módulo com CI e do motor na montagem final.

Figura 18 – (a) Circuito de acionamento do motor de passo, montado no programa fritzing®, como descrito no texto, e como montado na versão final.

Para um experimento controlado remotamente não temos a possibilidade de

ajuste manual da fenda e sim o acionamento do sistema pelo usuário, desde que remotamente. Todo o sistema pode ser acionado automaticamente, ou controlado pelo usuário, por exemplo, ao se dar um comando pelo teclado, para início da coleta de dados. Ou seja, a leitura deve se iniciar na fenda e deve terminar ao final espectro visível. Para isso, como o sensor permanece fixo e a rede pode girar em torno do eixo do motor de passo, fazemos com que a rede de difração gire em determinados ângulos, a fim de que o espectro incidente possa ser difratado e as respectivas raias que foram separadas possam incidir no sensor.

Desse modo, o sensor recebe a cada giro da rede de difração uma raia diferente do espectro de modo a poder se contabilizar a irradiância respectiva de cada raia. Durante o processo de coleta o usuário deve visualizar na tela o gráfico de intensidade (irradiância) versus comprimento de onda. Estes dados podem ser salvos pelo usuário e a rede de difração deve retornar a posição inicial à espera de um novo usuário, lembrando que o sensor permanece fixo recebendo as diferentes raias do espectro, com as respectivas irradiâncias.


Quadro 1- Programação envolvendo comando do teclado, via Ethernet. Esta programação somente é acionada para ajuste do giro da rede de difração, montada sobre o eixo do motor de passo. 1. #include <Stepper.h> 2. #include "Wire.h" 3. #include "Adafruit_TCS34725.h" 4. #include <IRremote.h> 5. 6. IRsend irsend; //commando para iniciar envoi dos dados pelo sensor IR. 7. 8. //variaveis de passos para giro do motor// 9. const int stepsPerRevolution = 48; 10. Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 22, 23, 24, 25); 11. int passos; // numero de passos necessarios para mover o motor para a próxima posicao 12. int posicaoAtual; 13. int posicaoFutura; 14. 15. //para calculos de comprimento de onda// 16. float lambdaVermelha; // comprimento de onda da raia Vermelha 17. float lambdaVerde; // comprimento de onda da raia Verde 18. float lambdaAzul; // comprimento de onda da raia Azul 19. float d = pow(10,-6);// parametro de rede 20. float l = 0.112; // dist da rede ao anteparo 21. 22. boolean ReceberColetaDados; //definição para variavel booleana do tipo verdadeira ou falsa. 23. //sensor de cor// 24. Adafruit_TCS34725 tcs = Adafruit_TCS34725(TCS34725_INTEGRATIONTIME_101MS,

TCS34725_GAIN_60X); 25. 26. 27. void setup() 28. Serial.begin(9600); 29. Serial.println("Mestrado TIDD - Analise Seus espectro"); 30. myStepper.setSpeed(40); 31. delay(100); 32. DetectaCores(); 33. 34. 35. 36. void loop() 37. ligar_motor(); 38. delay(200); 39. int client = Serial.available(); 40. if (client) 41. Serial.println("novo cliente"); 42. char c = Serial.read(); 43. if (c == 'i') // Testamos se os bytes que vieram do Client conectado sao para uma nova coleta 44. IniciarColeta(); 45. 46. 47. if (ReceberColetaDados == true) 48. ColetaDados(); 49. ColetaCores(); 50. 51.

Nesta programação preferimos o acionamento da coleta de dados, via teclado (o qual comanda a seleção das cores da lâmpada de LED – tais comandos do teclado são posteiriormente utilizados na interface em php para acionamento do experimento remotamente), com o ajuste de posição da raia em direção ao sensor de cores, previamente fixado. Com o sensor permanecendo fixo, o cliente pode clicar em uma letra do teclado, e o sistema de giro do motor de passo roda a rede de difração em


determinados números de passos, até que o sensor receba cada raia do espectro, até o fim do mesmo, a partir de onde, volta-se até a posição da fenda, permitindo que um novo usuário recomece a coleta de novos dados, no caso do espectro de novas cores. Os procedimentos de ajuste e coleta de dados são descritos a seguir. Para acionamento do motor e início da coleta de dados, futuramente, pretendemos implementar um sensor infravermelho para detecção de distância, a ser modificado via código para determinação de ângulo. Até o momento, procedemos ao posicionamento do motor de modo que se assegure que a rede de difração esteja de frente para a projeção da fenda luminosa. Garantimos esse posicionamento, por ora, fazendo com que o motor, assim que acionado, dê o determinado número de passos para que gire a rede de difração na distância entre a raia atual e a próxima raia. Também, no arranjo geométrico fizemos com que a situação inicial seja sempre com a raia vermelha do espectro na posição do sensor, a fim de facilitar os cálculos.

No caso, inicialmente, fizemos um teste com uma programação da biblioteca “Stepper.h”, do Arduino, e calculamos para o motor rodando passo a passo, quantos passos seriam necessários para que a projeção no anteparo variasse 1 cm. Encontramos que são necessários 3 passos para o motor variar a distância da projeção em 1cm. Assim, calculando a distância, com régua, entre cada uma das raias, conseguimos encontrar quantos passos são necessários para que o motor gire e mude a posição de cada uma das fendas até a posição do sensor (que se encontra a 9cm da projeção da fenda luminosa, no anteparo).

Portanto, encontramos que a distância entre a raia vermelha e a verde se situa em 2,1cm, o que representa uma variação de 7 passos do motor de passo. Com esse número de passos fazemos com que a raia verde chegue à posição do sensor. Continuando, a distância entre as raias vermelha e azul é de 3,3 cm, o que representa uma variação de 11 passos do motor; com esse número de passos fazemos com que o motor gire o suficiente para que a raia azul chegue a posição do sensor, a partir da ria vermelha. Finalmente, o número de passos para que o motor gire o suficiente e permita que a raia azul chegue ao sensor, saindo da raia verde, é de 11 – 7 = 4 passos. Desse modo, dentro da programação para cada uma das cores da lâmpada de LED acionadas pelo teclado, fazemos com que o motor rode o determinado número de passos, para permitir que a raia seguinte do espectro difratado da respectiva cor chegue ao sensor. Assim, por exemplo, na cor branca, a situação inicial se dá com a


raia vermelha na posição do sensor. Espera-se alguns segundos, e roda-se o motor de passo em 7 passos, no sentido anti-horário, para a raia verde chegar ao sensor. Assim, a próxima etapa é fazer com que o motor rode mais 4 passos, nos entido anti-horário para que a raia azul chegue ao sensor. Ao fim da coleta desses dados, roda-se o motor em sentido horário, 7 + 4 = 11 passos para que motor volte a posição original.

Ao fazer esse procedimento para cada uma das cores, sendo que ao final o motor volte em sentido horário a soma dos passos dados, garantimos que a coleta de dados seja sempre a partir de uma mesma referência.

E com o motor retornando à posição original, de frente para a fenda, encerra-se a conexão do cliente anterior e pode-se acionar a conexão com o próximo cliente, para observação da formação do espectro para as demais cores do LED RGB. Vemos estas considerações no quadro a seguir (Quadro 2):

Quadro 2 - Programação da Segunda parte da programação do Experimento Off-Line: Ajuste de posicionamento das raias do espectro, com cálculo dos comprimentos de onda e detecção de cores.

1. void IniciarColeta() 2. ReceberColetaDados = true; 3. Serial.println("Coleta de Dados do Experimento"); 4. motor.step(-(stepsPerRevolution)); 5. delay(100); 6. 7. 8. void ColetaDados() 9. ReceberColetaDados = true; 10. delay(10); 11. myStepper.step(-(stepsPerRevolution)); 12. delay(100); 13. myStepper.step(0); 14. int geralPassos = 0; 15. delay(1000); 16. Serial.println("Pronto Para comecar!"); 17. 18. 19. void(*resetFunc)(void)=0; 20. 21. void PararCliente() 22. delay(200); 23. Serial.println("resetando..."); 24. resetFunc(); 25. delay(100); 26. Serial.println("OK. Pronto para novo Cliente"); 27. 28. 29. void posiciona_motor_vermelho() 30. delay(50); 31. myStepper.step(0); 32. lambda_raiaVermelha(); 33. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 34. Serial.print(" "); 35. Serial.println(lambdaVermelha,DEC); 36. delay(500);//para leitura da raia vermelha 37. ColetaCores();


38. delay(50); 39. myStepper.step((0)); // volta à posição original 40. PararCliente(); 41. delay(10); 42. Serial.println("Proximo Cliente..."); 43. 44. void posiciona_motor_verde() 45. delay(50); 46. myStepper.step(7); // para leitura da raia verde (a partir da cond inicial). 47. lambda_raiaVerde(); 48. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 49. Serial.print(" "); 50. Serial.println(lambdaVerde,DEC); 51. delay(500); 52. ColetaCores(); 53. delay(50); 54. myStepper.step(-(7)); // volta à posição original 55. PararCliente(); 56. delay(10); 57. Serial.println("Proximo Cliente..."); 58. 59. void posiciona_motor_azul() 60. delay(50); 61. myStepper.step(11); // para leitura da raia azul (a partir da con inicial) 62. lambda_raiaAzul(); 63. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 64. Serial.print(" "); 65. Serial.println(lambdaAzul,DEC); 66. delay(500); 67. ColetaCores(); 68. delay(50); 69. myStepper.step(-(11)); // volta à posição original 70. PararCliente(); 71. delay(10); 72. Serial.println("Proximo Cliente..."); 73. 74. void posiciona_motor_branco() 75. //vermelho 76. delay(50); 77. myStepper.step(0); 78. lambda_raiaVermelha(); 79. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 80. Serial.print(" "); 81. Serial.println(lambdaVermelha,DEC); 82. delay(500);//para leitura da raia vermelha 83. ColetaCores(); 84. delay(500); 85. //verde 86. delay(50); 87. myStepper.step(7); // para leitura da raia verde - considerando a partir da raia vermelha. 88. lambda_raiaVerde(); 89. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 90. Serial.print(" "); 91. Serial.println(lambdaVerde,DEC); 92. ColetaCores(); 93. delay(500); 94. //azul 95. delay(50); 96. myStepper.step(4); // para leitura da raia azul - considerando a partir da raia verde. 97. lambda_raiaAzul(); 98. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 99. Serial.print(" "); 100. Serial.println(lambdaAzul,DEC); 101. ColetaCores(); 102. delay(500); 103. myStepper.step(-(11)); // volta à posição original 104. PararCliente();


105. delay(10); 106. Serial.println("Proximo Cliente..."); 107. 108. void posiciona_motor_comb1() //comb1 = vermelho + verde 109. //vermelha 110. delay(50); 111. myStepper.step(0); 112. lambda_raiaVermelha(); 113. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 114. Serial.print(" "); 115. Serial.println(lambdaVermelha,DEC); 116. ColetaCores(); 117. delay(500);//para leitura da raia vermelha 118. //verde 119. delay(50); 120. myStepper.step(7); // para leitura da raia verde - considerando a partir da raia vermelha. 121. lambda_raiaVerde(); 122. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 123. Serial.print(" "); 124. Serial.println(lambdaVerde,DEC); 125. ColetaCores(); 126. delay(500); 127. myStepper.step(-(7)); // volta ao inicio. 128. PararCliente(); 129. delay(10); 130. Serial.println("Proximo Cliente..."); 131. 132. void posiciona_motor_comb2() // comb2 = verde + azul 133. // verde 134. delay(50); 135. myStepper.step(7);// para leitura da raia verde - considerando a partir da raia vermelha. 136. lambda_raiaVerde(); 137. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 138. Serial.print(" "); 139. Serial.println(lambdaVerde,DEC); 140. ColetaCores(); 141. delay(500);//para leitura da raia verde 142. //azul 143. delay(50); 144. myStepper.step(4); // para leitura da raia azul - considerando a partir da raia verde. 145. lambda_raiaAzul(); 146. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 147. Serial.print(" "); 148. Serial.println(lambdaAzul,DEC); 149. ColetaCores(); 150. delay(500); 151. myStepper.step(-(11)); // volta ao inicio. 152. PararCliente(); 153. delay(10); 154. Serial.println("Proximo Cliente..."); 155. 156. void posiciona_motor_comb3() // comb3 = vermelho + azul 157. //vermelho 158. delay(50); 159. myStepper.step(0); 160. lambda_raiaVermelha(); 161. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 162. Serial.print(" "); 163. Serial.println(lambdaVermelha,DEC); 164. ColetaCores(); 165. delay(500); 166. //verde 167. delay(50);//para leitura da raia verde 168. myStepper.step(11); // para leitura da raia verde - considerando a partir da raia vermelha. 169. lambda_raiaAzul(); 170. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 171. Serial.print(" ");


172. Serial.println(lambdaAzul,DEC); 173. ColetaCores(); 174. delay(500); 175. myStepper.step(-(11)); // volta ao inicio. 176. PararCliente(); 177. delay(10); 178. Serial.println("Proximo Cliente..."); 179.

Na programação demonstrada no quadro 2 podemos observar algumas funções de cálculo de comprimento de onda (lambda_raiaVermelha(), lambda_raiaVerde() e lambda_raiaAzul()), as quais dependem do arranjo geométrico (vide Anexo 2) – posteriormente dependerão do sinal vindo de um sensor infravermelho, para cálculo de distância, o que deverá alterar estas linhas de programação – e além disso, a função para detecção (DetectaCores()) do sensor detector de cores (TCS 34725) e finalmente a função para leitura e detecção das cores (ColetaCores()) e dos valores de irradiância do mesmo sensor. A programação destas funções são apresentadas e descritas a segui, no Quadro 3.

Quadro 2 - Programação da Terceira parte da programação do Experimento Off-Line: Aqui são calculados os valores de irradiância (através de programação do sensor TCS 34725) por

comprimento de onda (através de cálculo considerando o arranjo geométrico – ver Anexo 2). 1. ////Descrições das funções de cãlculos de comprimento de onda/////// 2. void lambda_raiaVermelha() 3. lambdaVermelha = ((d*0.093)/sqrt(pow(l,2)+pow(0.093,2)))*pow(10,9); 4. delay(100); 5. 6. void lambda_raiaVerde() 7. lambdaVerde = (((d*0.117)/sqrt(pow(l,2)+pow(0.117,2)))-sin((((d*0.117)/sqrt(pow(l,2)+pow(0.117,2)))-

((d*0.069)/sqrt(pow(l,2)+pow(0.069,2))))))*pow(10,9); 8. delay(100); 9. 10. void lambda_raiaAzul() 11. lambdaAzul = (((d*0.129)/sqrt(pow(l,2)+pow(0.129,2)))-sin((((d*0.129)/sqrt(pow(l,2)+pow(0.129,2)))-

((d*0.057)/sqrt(pow(l,2)+pow(0.057,2))))))*pow(10,9); 12. delay(100); 13. 14. 15. ////////descrições das funções de detecção do sensor de cores e da leitura do mesmo/////////////////// 16. void DetectaCores() 17. /*programação de inicialização do sensor detector de cores TCS34725 18. Mais detalhes em https://learn.adafruit.com/adafruit-color-sensors/program-it */ 19. Serial.println("Detectando cores"); 20. if (tcs.begin()) 21. Serial.println("Sensor encontrado:"); 22. else 23. Serial.println("Sem TCS34725! Check conections!"); 24. while (1); 25. 26. 27. void ColetaCores() 28. ReceberColetaDados = true; 29. uint16_t clearcol, red, green, blue;


30. float average, r, g, b; 31. delay(100); 32. tcs.getRawData(&red, &green, &blue, &clearcol);

33. average = (red + green + blue) / 3; 34. r = red / average; 35. g = green / average; 36. b = blue / average; 37. Serial.print("\t NADA:"); Serial.print(clearcol); 38. Serial.print("\t VERMELHO:"); Serial.print(r); 39. Serial.print("\t VERDE:"); Serial.print(g); 40. Serial.print("\t AZUL:"); Serial.print(b); 41. 42. if ((r > 1.7) && (g < 1.0) && (b < 1.0)) 43. Serial.print("\t VERMELHO"); 44. 45. else if ((r < 0.5) && (g > 1.50) && (b < 1.00)) 46. Serial.print("\t VERDE"); 47. 48. else if ((r < 0.5) && (g < 1.5) && (b > 1.45)) 49. Serial.print("\t AZUL"); 50. 51. else 52. Serial.print("\t NENHUMA COR ENCONTRADA"); 53. 54. 55. Serial.println(" "); 56. delay(100); 57.

Com estas programações definidas, temos a seguinte situação: ao se posicionar o motor de frente a fenda luminos, inicia-se a coleta de dados (IniciarColeta()), a qual ativa a função ColetaDados(), responsável pela inicialização do recebimento dos dados, e define a posição do motor (posição_motor_vermelho(), entre outras raias). Essa função é a responsável por fazer o motor rodar o determinado número de passos e fazer as raias do espectro chegarem até o sensor. A partir dessa função, por exemplo, para a cor branca, o espectro formado terá as três raias para serem discriminadas.

A função de posicionamento faz com o sistema de detecção de cores possa coletar os dados de cores da raia vermelha, inicialmente; espera-se determinados segundos, e roda-se tantos outros números de passos, em sentido anti-horário, para se chegar à raia verde, repetindo o mesmo procedimento, até que se vá, em sentido anti-horário, também, para a raia azul.

Ao fim da coleta dos dados de cores da raia azul, o sistema volta, em sentido horário, o número do somatório de passos dados até aquele momento, o que significa dizer que o sistema volta à posição inicial a cada término de coleta de dados, isso para cada combinação de cores da lâmpada de LED (seja para a raia vermelha, para


a raia verde, para a raia azul, para a cor branca – que envolve as três raias, seja para qualquer combinação das três cores – comb1 = vermelho mais verde, comb2 = verde mais azul, comb3 = vermelho mais azul). E ao fim de cada coleta e volta a posição inicial, com a fenda na direção da rede de difração, encerra-se a conexão com o cliente (função PararCliente(), a qual depende da função e reset()), esperando por outra conexão.

Finalmente, para que se complete esta programação, é necessário que seja observada a programação para ligar o motor (liga_motor()), a qual está no loop como a função principal. Esta função aciona via comando do teclado (e que posteriormente é comandado via interface em php, pelo usuário remoto) a mudança das cores da lâmpada de LED, através do envio dos sinais decodificados do controle remoto da lâmpada de LED.

Assim, o teclado comanda o envio de sinais ao emissor IR, e este, por sua vez, envie os sinais ao receptor IR que está dentro da lâmpada (a programação e o processo de decodificação dos sinais do controle remoto da lâmpada são melhor apresentados no item 10.2.2.2.2.3.1). Ao receber estes sinais, a lâmpada muda de cor. Ao se mudar as cores, a programação aciona as funções descritas anteriormente relacionadas ao posicionamento do motor (posiciona_motor-vermelho(), posiciona_motor_verde(), etc...), para as respectivas cores que representam as diferentes combinações das cores da raia do espectro.

Consequentemente, com estas funções sendo acionadas, o motor também é acionado e roda os determinados números de passos, fazendo com que as raias cheguem ao detector de cores. O qual coleta os dados de cores e de irradiância, bem como se calcula também os comprimentos de onda. E ao fim de cada procedimento, o motor roda de volta aposição original, esperando pelo próximo cliente. Nesta parte da programação, o comando de ligar (letra “L” do teclado) aciona a função IniciarColeta(), e o comando de desligar (letra “D” do teclado) aciona o comando PararCliente(), a fim de se encerrar a conexão e parar o motor.

Essa parte da programação é apresentada no quadro 4, a seguir Quadro 4 - Programação comando via teclado para acionamento das cores da lâmpada de LED.

Nesta parte da programação, associa-se as programações apresentadas anteriormente, através da função posiciona_motor().


1. void ligar_motor() 2. if (Serial.available() > 0) 3. char tecla = Serial.read(); 4. 5. if (tecla == '1') 6. for (int i = 0; i < 1; i++) 7. irsend.sendNEC(0xFFA05F, 32); // Sony TV power code 8. delay(200); 9. 10. delay(200); 11. Serial.println ("Aumenta Brilho"); 12. 13. if (tecla == '0') 14. for (int i = 0; i < 1; i++) 15. irsend.sendNEC(0xFF20DF, 32); // Sony TV power code 16. delay(200); 17. 18. delay(200); 19. Serial.println ("Diminui Brilho"); 20. 21. if (tecla == 'D') 22. for (int i = 0; i < 1; i++) 23. irsend.sendNEC(0xFF609F, 32); // Sony TV power code 24. delay(400); 25. Serial.println ("DESLIGA"); 26. 27. myStepper.step((stepsPerRevolution)); 28. delay(200); 29. PararCliente(); 30. Serial.println ("Ate a proxima!"); 31. 32. if (tecla == 'L') 33. for (int i = 0; i < 1; i++) 34. irsend.sendNEC(0xFFE01F, 32); // Sony TV power code 35. Serial.println ("LIGA"); 36. delay(400); 37. 38. IniciarColeta(); 39. Serial.println ("Dispositivo pronto para coletar dados!"); 40. 41. if (tecla == 'R') 42. for (int i = 0; i < 1; i++) 43. irsend.sendNEC(0xFF906F, 32); // Sony TV power code 44. delay(400); 45. 46. Serial.println ("Vermelho"); 47. posiciona_motor_vermelho(); 48. delay(30); 49. 50. if (tecla == 'G') 51. for (int i = 0; i < 1; i++) 52. irsend.sendNEC(0xFF10EF, 32); // Sony TV power code 53. delay(400); 54. Serial.println ("Verde"); 55. 56. posiciona_motor_verde(); 57. delay(30); 58. 59. if (tecla == 'B') 60. for (int i = 0; i < 1; i++) 61. irsend.sendNEC(0xFF50AF, 32); // Sony TV power code 62. delay(400); 63. Serial.println ("Azul"); 64. 65. posiciona_motor_azul(); 66. delay(30); 67.


68. if (tecla == 'W') 69. for (int i = 0; i < 1; i++) 70. irsend.sendNEC(0xFFD02F, 32); // Sony TV power code 71. delay(400); 72. Serial.println ("Branco"); 73. 74. posiciona_motor_branco(); 75. delay(30); 76. 77. if (tecla == 'o') 78. for (int i = 0; i < 1; i++) 79. irsend.sendNEC(0xFFB04F, 32); // Sony TV power code 80. delay(400); 81. Serial.println ("Laranja"); 82. 83. posiciona_motor_comb1(); 84. delay(30); 85. 86. if (tecla == 'g') 87. for (int i = 0; i < 1; i++) 88. irsend.sendNEC(0xFF30CF, 32); // Sony TV power code 89. delay(400); 90. Serial.println ("Verde Claro"); 91. 92. posiciona_motor_comb2(); 93. delay(30); 94. 95. if (tecla == 'b') 96. for (int i = 0; i < 1; i++) 97. irsend.sendNEC(0xFF708F, 32); // Sony TV power code 98. delay(400); 99. Serial.println ("Azul Esmeralda"); 100. 101. posiciona_motor_comb3(); 102. delay(30); 103. 104. if (tecla == 'F') 105. for (int i = 0; i < 1; i++) 106. irsend.sendNEC(0xFFF00F, 32); // Sony TV power code 107. delay(400); 108. 109. Serial.println ("Flash"); 110. 111. if (tecla == 'O') 112. for (int i = 0; i < 1; i++) 113. irsend.sendNEC(0xFFA857, 32); // Sony TV power code 114. delay(400); 115. Serial.println ("Laranja Escuro"); 116. 117. posiciona_motor_comb1(); 118. delay(30); 119. 120. if (tecla == 'z') 121. for (int i = 0; i < 1; i++) 122. irsend.sendNEC(0xFF28D7, 32); // Sony TV power code 123. delay(400); 124. Serial.println ("Azul Anil"); 125. 126. posiciona_motor_comb2(); 127. delay(30); 128. 129. if (tecla == 'x') 130. for (int i = 0; i < 1; i++) 131. irsend.sendNEC(0xFF6897, 32); // Sony TV power code 132. delay(400); 133. Serial.println ("Roxo"); 134.


135. posiciona_motor_comb3(); 136. delay(30); 137. 138. 139. if (tecla == 'S') 140. for (int i = 0; i < 1; i++) 141. irsend.sendNEC(0xFFE817, 32); // Sony TV power code 142. delay(400); 143. 144. Serial.println ("Estrobo"); 145. 146. if (tecla == 'y') 147. for (int i = 0; i < 1; i++) 148. irsend.sendNEC(0xFF9867, 32); // Sony TV power code 149. delay(400); 150. Serial.println ("Amarelo Claro"); 151. 152. posiciona_motor_comb1(); 153. delay(30); 154. 155. if (tecla == 'c') 156. for (int i = 0; i < 1; i++) 157. irsend.sendNEC(0xFF18E7, 32); // Sony TV power code 158. delay(400); 159. Serial.println ("Azul Turquesa"); 160. 161. posiciona_motor_comb2(); 162. delay(30); 163. 164. if (tecla == 'P') 165. for (int i = 0; i < 1; i++) 166. irsend.sendNEC(0xFF58A7, 32); // Sony TV power code 167. delay(400); 168. Serial.println ("Pink"); 169. 170. posiciona_motor_comb3(); 171. delay(30); 172. 173. if (tecla == '<') 174. for (int i = 0; i < 1; i++) 175. irsend.sendNEC(0xFFD827, 32); // Sony TV power code 176. delay(400); 177. 178. Serial.println ("Fade"); 179. 180. if (tecla == 'Y') 181. for (int i = 0; i < 1; i++) 182. irsend.sendNEC(0xFF8877, 32); // Sony TV power code 183. delay(400); 184. Serial.println ("Amarelo"); 185. 186. posiciona_motor_comb1(); 187. delay(30); 188. 189. if (tecla == 'C') 190. for (int i = 0; i < 1; i++) 191. irsend.sendNEC(0xFF08F7, 32); // Sony TV power code 192. delay(400); 193. Serial.println ("Verde-Agua"); 194. 195. posiciona_motor_comb2(); 196. delay(30); 197. 198. if (tecla == 'V') 199. for (int i = 0; i < 1; i++) 200. irsend.sendNEC(0xFF48B7, 32); // Sony TV power code 201. delay(400);


202. Serial.println ("Violeta"); 203. 204. posiciona_motor_comb3(); 205. delay(30); 206. 207. if (tecla == '-') 208. for (int i = 0; i < 1; i++) 209. irsend.sendNEC(0xFFC837, 32); // Sony TV power code 210. delay(400); 211. 212. Serial.println ("Smooth"); 213. 214. Serial.println("\n"); 215. 216.

Para fins de completude, embora apresentada anteriormente convém lembrar

que a função que encerra a conexão com o cliente e para o motor quando volta a posição inicial é novamente apresentada a seguir:

Quadro 5 - Programação de encerramento de conexão com o cliente e parada do motor na posição inicial.

void(*resetFunc)(void)=0; // comando que diz ao Arduino que as próximas instruções devem ser executadas,até // se chegar a função resetFunc, a qual esta dentro da função PararCliente() void PararCliente() // função que faz a ordem de parar a medição e fecha conexão com o cliente até se //estabelecer outra. delay(200); Serial.println("resetando..."); resetFunc(); // função que reseta a leitura de dados, fechando a conexão com o cliente. delay(100); Serial.println("OK. Pronto para novo Cliente");

Os dados coletados serão disponibilizados na saída serial em ambiente virtual, de modo que o usuário possa não somente controlar o experimento, como também visualizar o gráfico gerado. Tais gráficos estão em php, junto com as tabelas, atualizadas pela programação do Processing, conforme novos dados sejam coletados na serial, com o apertar do botão (em php) na tela da interface de controle, criada para acionamento da lâmpada de LED. Estes dados são lidos pelo Processing, que os comunica via arquivo txt, com uma página php (a interface de controle), e desta se repassa à página html (o ambiente virtual no qual esta inserida a interface de controle.

Além disso, o usuário poderá observar o experimento funcionando, com visualização do experimento por WebCam. Nos próximos itens serão estudadas as particularidades de cada sensor utilizado, além do funcionamento do experimento remoto.


10.2.2.2. Sensores: 10.2.2.2.1. Módulo Sensor Detector de Cores (TCS34725)

Figura 19 – Imagem esquemática dos pinos (à esquerda) e do sensor, em si (à direita), com a barra de pinos.

O sensor de cor RGB TCS34725 (Figura 19) vem com Filtro IV (infravermelho), possibilitando reconhecimento cores de forma rápida e eficaz, e sem ruídos vindo de detecções afetadas pelo IV. Possui também um sensor para detecção de intensidade luminosa, em lux ou para irradiância (em W/m²). A programação do mesmo foi descrita anteriormente no item 10.2.1., no Quadro 3.

Baseado no chip TCS34725, o dispositivo possui sensores de luz RGB que em conjunto com o filtro IV minimizam a influência do espectro IV, como outras luzes, deixando assim uma medição mais precisa, em relação aos sensores detectores de cor, que não possuem o filtro IV. A placa possui um regulador de tensão 3.3V, a qual possibilita alimentar o módulo com 3-5VDC, além de um LED neutro a fim de iluminar melhor o objeto a ser lido. Este fator possibilita também maior precisão nas detecções de cores, principalmente entre cores muito próximas no espectro. Este LED pode ser ligado e desligado através de um sinal digital e permite conexão com microcontroladores (Arduino, PIC, entre outros) Especificações:

Chip: TCS34725 (datasheet em anexo.) Tensão de operação: 3-5V Comunicação: I²C Dimensões: 21 x 21mm Características

O dispositivo TCS3472 oferece um retorno digital do vermelho, verde, azul (RGB), e os valores de luz de sensoriamento de forma clara. Um filtro de bloqueio de IR, integrada no chip e localizada para os fotodiodos sensores de cor, minimiza o


componente espectral de IV da luz de entrada e permite medições de cor feitas com precisão. A alta sensibilidade, ampla faixa dinâmica e filtro de bloqueio de IV tornam o TCS3472 um sensor de cor ideal para o uso sob diferentes condições de luz e através de materiais atenuantes.

O sensor de cor TCS3472 tem uma vasta gama de aplicações, incluindo o controle de LED RGB retroiluminado, iluminação de estado sólido, produtos de saúde, controles de processos industriais e equipamentos de diagnóstico médico. Além disso, o bloqueio do filtro de IV permite que o TCS3472 realize a detecção de luz ambiente (ALS, em inglês, Ambient Lght Sensing). O ALS é amplamente utilizado em produtos com displays, como telefones celulares, notebooks e TVs para sentir a iluminação ambiente e permitir o brilho automático da tela, para visualização e economia de energia ideais.

10.2.2.2.2. Sensor Infra-Vermelho

Figura 20 – À esquerda: Imagem da lâmpada de LED utilizada como fonte emissora, a qual apresenta o

receptor infravermelho. À direita, controle remoto que vem com a lâmpada e que permite o acionamento e mudanças de cores da lâmpada, e que é reproduzido no experimento remoto através da interface remota, dentro do ambiente virtual de aprendizagem.

Figura 21 – À esquerda: Imagem do emissor LED infravermelho utilizado, para enviar os comandos que

controlam as mudanças de estados (ligado, desligado e mudança de cores, de brilho, etc...), do LED RGB. À direita: o LED IV-emissor vai acoplado na estrutura da lâmpada de LED para melhor comunicação com o

receptor, que fica acoplado dentro da estrutura dos chips SMD do LED RGB.


Especificações Comprimento de onda: 940 nm Ângulo do feixe: +/- 17º Intensidade de radiante: 60 mW/sr Corrente em avanço máxima:100 mA Temperatura operacional máxima: + 100 C Temperatura operacional mínima: - 55 C Tempo de queda: 800 ns Corrente em avanço: 100 mA Voltagem em curso:1.35 V Formato da lente: Circular Classificação energética: 210 mW Tempo de ascensão: 800 ns

10.2.2.2.2.1. Características

Um diodo emissor de luz infravermelha (LED-IV) (Figura 21) é um tipo de dispositivo eletrônico que emite luz infravermelha, não visível a olho nu. Um LED infravermelho funciona como um diodo emissor de luz normal, mas pode utilizar diferentes materiais para produzir a luz infravermelha. No caso, o emissor infra-vermelho emite uma luz cuja radiação está no comprimento de onda do infra-vermelho acima de 800nm até 1mm frequência de 300GHz a 400 THz. Dividida em três categorias: radiação infravermelha curta (0,8-1,5 µm), média (1,5-5,6 µm) e longa (5,6-1.000 µm). Esta radiação infravermelha pode ser utilizada em um controle remoto, na transferência de dados entre os dispositivos, como é o caso do uso do LED IV neste experimento (usamos o emissor LED-IV para enviar os comandos de acionamento das funções da lâmpada de LED, a qual possui um receptor de LED IV dentro dela).

Um LED infravermelho é, como todos os LEDs, um tipo de diodo, ou um semicondutor simples. Os diodos são projetados de modo que a corrente elétrica só pode fluir em uma direção. Por sua vez, o comprimento da onda e a cor da luz emitida dependem do material utilizado no diodo. LEDs infravermelhos utilizam o material que produz luz na parte infravermelha do espectro.

Um lugar muito comum de encontrar a tecnologia de LED infravermelho está em um controle remoto de um televisor ou outro dispositivo. Um ou mais LEDs dentro do controle remoto transmitem pulsos rápidos de luz infravermelha para um receptor na televisão. O receptor decodifica e interpreta esses impulsos como um comando e realiza a operação desejada. Ou seja, assim como a lâmpada de LED possui um


controle remoto para alterar as funções e selecionar as variadas cores, e outras funções, aplicaremos este princípio para efetuar a mudança das funções via comando pelo arduino. Estes comandos são enviados ao emissor, o qual os recebe, e reenvia ao receptor o qual os decodifica, realizando a função requisitada pelo comando do arduino.

Por outro lado, embora invisíveis aos olhos humanos, muitos tipos de câmeras e outros sensores podem detectar a luz infravermelha. Isso faz com que emissores de LED possam ser testados (no caso de teste da ligação se está correta) por meio das câmeras digitais.

10.2.2.2.2.2. Funcionamento

A radiação IV emitida, quando refletida por um objeto, alcança o receptor infravermelho, que gera uma tensão proporcional a quantidade de radiação recebida (normalmente o receptor é um foto-transistor, e a radiação IV incidente polariza sua base, deixando passar corrente do coletor para o emissor, conforme a intensidade de polarização recebida).

Figura 22 - Reflexão do infravermelho. No caso do nosso experimento, o receptor se encontra dentro da

lâmpada, e o emissor sobre o suporte que a reveste. O emissor se conecta ao Arduino recebendo os devidos comandos. Adaptado de http://arduinobymyself.blogspot.com.br/2013/01/sensor-ir-projetos.html .

Figura 23 - Par emissor TIL32 e receptor TIL78. TIL78 é um foto-transistor. Imagem retirada de

http://arduinobymyself.blogspot.com.br/2013/01/sensor-ir-projetos.html .


A tensão de saída pode ser medida de forma analógica, ou se necessário, com

componentes externos tais como amplificadores operacionais e schmitt-trigger que podem ser usados para transformar em sinal digital. Ou mesmo microcontroladores, como o caso do Arduino utilizado neste projeto.

Para os componentes TIL32 (emissor) e TIL78 (receptor) (Figura 23), existem diversos tipos de cores no encapsulamento (Figura 25) e muito parecidos, podendo haver confusão; para testar, deve-se polarizar o emissor com um resistor de 330Ω e verificar com uma câmera fotográfica, se ele está "acendendo". Utilizamos este método para confirmação da polaridade do emissor.

Figura 24 - Símbolo do fototransistor. Imagem retirada de http://arduinobymyself.blogspot.com.br/2013/01/sensor-ir-projetos.html .

Figura 25 - Invólucro e substrato, à esquerda; Pinagens e dimensões do receptor infravermelho, à direita. Este receptor é o mesmo que está inserido no sistema de acionamento interno da lâmpada. Imagem da esquerda, retirada de http://arduinobymyself.blogspot.com.br/2013/01/sensor-ir-projetos.html ; da direita,

retirada de http://labdegaragem.com/profiles/blogs/tutorial-emissor-e-receptor-infra-vermelho-com-arduino .


10.2.2.2.2.3. Procedimentos para decodificação do controle remoto – Emissor e receptor infravermelho

Para fins deste projeto utilizamos o emissor apenas para enviar as mesmas funções que o controle remoto próprio do sistema da lâmpada de LED envia ao receptor IV, interno à lâmpada. Para os procedimentos desta decodificação empregamos o circuito mostrado na figura a seguir (Figura 26) e descrito no próximo parágrafo.

Figura 26 - Imagem do circuito de teste para procedimentos de decodificação do controle remoto, para usar o

emissor junto ao receptor da lâmpada de LED RGB, posteriormente. Os componentes que foram utilizados nesta etapa foram 1 receptor IV (interno

à lâmpada de LED – na figura utilizamos um receptor IR para teste e reconhecimento dos padrões do controle remoto), 1 led emissor infravermelho (IV), cabos de conexão e 1 controle remoto (como mostrado na figura acima), que veio com a lâmpada de LED.

Primeiramente é importante utilizar o receptor IV (ou IR, do inglês infrared) para receber os comandos do controle remoto, a fim de se decodificar cada uma das teclas. Posteriormente, com estes padrões de decodificação utiliza-os nos comandos de if dentro da rotina do emissor infravermelho, a fim de que possa se comandar a lâmpada de LED remotamente, por meio do arduino (o emissor envia os códigos ao receptor infravermelho, por meio do arduino; com isso o receptor decodifica os sinais e permite a mudança de cada uma das cores da lâmpada, além de outras funções).

Controle remoto Arduino MEGA

Receptor Emissor


10.2.2.2.2.3.1. Programação para o receptor infravermelho – decodificação Para a programação do receptor, montamos um circuito de teste com receptor

que consistiu basicamente do receptor conectado a um resistor de 220ohms (apenas por questão e segurança, mas a inclusão do resistor é opcional) no terminal que se conecta aos 5V do arduino. O primeiro terminal do receptor conecta-se a uma porta digital (para o teste utilizamos a porta 2) e o último ao GND do Arduino. Com isso, temos o seguinte circuito (Figura 27):

Figura 27 - Circuito montado para decodificção do controle remoto. No caso do nosso projeto, não

precisamos utilizar o LED vermelho (opcional) pois o propósito foi apenas a decodificação do controle remoto. Na montagem, colocamos um resistor de 220ohms como segurança, mas não é necessário, para fins de

teste.

Assim, basta rodar a programação e quando compilada, apertar os botões do controle remoto e anotar cada código gerado na saída do monitor serial. Finalizado o processo, volta-se a programação do receptor e se insere cada um dos códigos em várias condições if, de modo a verificar se correspondem a função e cada uma das teclas. Caso esteja certo, pode-se utilizar estas condições na programação para o emissor, criando assim um controle remoto para a lâmpada de LED (que possui um receptor dentro dela), acionado pelo arduino. Assim, vamos às programações:


10.2.2.2.2.3.1.1. Programação do Receptor Antes de mais nada, deve-se baixar uma bilbioteca para controlar o

infravermelho, a biblioteca IRemote. Após isso, se extrai a bilbioteca na pasta "libraries" da IDE do Arduino. Para a versão 1.0, e posteriores, da IDE do Arduino, abra o arquivo "IRRemoteInt.h" com um editor de texto e no editor troca-se a linha "#include <WProgram.h>" para "#include <Arduino.h>".

Esta programação permite reconhecer os códigos do controle remoto ao aperto de um botão. Ou seja, decodifica-se assim cada uma de suas funções. Primeiramente devemos utilizar esta programação (quadro 6):

Quadro 6: Programação inicial do receptor para decodificação do controle remoto da lâmpada de LED.

#include <IRremote.h> #define FNV_PRIME_32 16777619 #define FNV_BASIS_32 2166136261 int ledPin1 = 13; //Onde será ligado o led 1 int RECV_PIN = 2; //Onde será ligado o Receptor IR IRrecv irrecv(RECV_PIN); decode_results results; void setup() pinMode(ledPin1, OUTPUT); //Configurando o pino como saida irrecv.enableIRIn(); //Iniciando a recepção do sinal Serial.begin(9600); int compare(unsigned int oldval, unsigned int newval) if (newval < oldval * .8) return 0; else if (oldval < newval * .8) return 2; else return 1; unsigned long decodeHash(decode_results *results) unsigned long hash = FNV_BASIS_32; for (int i = 1; i+2 < results->rawlen; i++) int value = compare(results->rawbuf[i], results->rawbuf[i+2]); hash = (hash * FNV_PRIME_32) ^ value; return hash; void loop() if (irrecv.decode(&results)) Serial.print("'real' decode: "); //Mostra o valor recebido Serial.print(results.value, HEX); //!!!!!!!PARA IDENTIFICAR AS TEClAS Serial.print(", hash decode: "); unsigned long hash = decodeHash(&results); Serial.println (hash); //Mostra o valor já decodificado! irrecv.resume(); // Obrigatório a reinicialização da recepção!


Compilando esta programação, permitimos ao sistema decodificar os sinais de cada uma das funções do controle remoto. Ao apertar cada um dos botões, na saída serial são mostrados os respectivos códigos. Os códigos de cada um dos botões do controle remoto são mostrados a seguir:

Quadro 7: Códigos obtidos para cada um dos botões do controle remoto no processo de decodificação

anterior. AUMENTA BRILHO - 1 - 'real' decode: FFA05F --- hash decode: 2878444831 DIMINUI BRILHO - 0 - 'real' decode: FF20DF --- hash decode: 1373912347 OFF ------------ D - 'real' decode: FF609F --- hash decode: 4287727287 ON ------------- L - 'real' decode: FFE01F --- hash decode: 4034314555 RED ------------ R - 'real' decode: FF906F --- hash decode: 3855596927 GREEN ---------- G - 'real' decode: FF10EF --- hash decode: 2351064443 BLUE ----------- B - 'real' decode: FF50AF --- hash decode: 713627999 WHITE ---------- W - 'real' decode: FFD02F --- hash decode: 3577243675 ORANGE --------- o - 'real' decode: FFB04F --- hash decode: 4039382595 LITE GREEN ----- g - 'real' decode: FF30CF --- hash decode: 2534850111 MEDIUM BLUE ---- b - 'real' decode: FF708F --- hash decode: 1153697755 FLASH ---------- F - 'real' decode: FFF00F --- hash decode: 900285023 DARK ORANGE ---- O - 'real' decode: FFA857 --- hash decode: 2747854299 LITE BLUE ------ z - 'real' decode: FF28D7 --- hash decode: 324312031 PURPLE --------- x - 'real' decode: FF6897 --- hash decode: 3238126971 STROBE --------- S - 'real' decode: FFE817 --- hash decode: 1541889663 DARK YELLOW ---- y - 'real' decode: FF9867 --- hash decode: 2538093563 BLUE GRREN ----- c - 'real' decode: FF18E7 --- hash decode: 1033561079 VIOLET --------- V - 'real' decode: FF58A7 --- hash decode: 3691091931 FADE ----------- < - 'real' decode: FFD827 --- hash decode: 2259740311 YELLOW --------- Y - 'real' decode: FF8877 --- hash decode: 2666828831 DARK BL. GREEN - C - 'real' decode: FF08F7 --- hash decode: 1162296347 LITE VIOLET ---- P - 'real' decode: FF48B7 --- hash decode: 4084712887 SMOOTH --------- - - 'real' decode: FFC837 --- hash decode: 2388475579

Assim, com os códigos obtidos para cada botão, voltamos a programação do receptor e testamos o mesmo controle para fins de verificação, associando cada código decodificado a uma respectiva tecla (conforme quadro anterior):

Quadro 8: Programação do Receptor infravermelho, atualizada para cada botão do controle remoto, decodificado.

#include <IRremote.h> #define FNV_PRIME_32 16777619 #define FNV_BASIS_32 2166136261 int ledPin1 = 13; //Onde será ligado o led 1 int RECV_PIN = 8; //Onde será ligado o Receptor IR IRrecv irrecv(RECV_PIN); decode_results results; void setup() pinMode(ledPin1, OUTPUT); //Configurando o pino como saida irrecv.enableIRIn(); //Iniciando a recepção do sinal Serial.begin(9600);


int compare(unsigned int oldval, unsigned int newval) if (newval < oldval * .8) return 0; else if (oldval < newval * .8) return 2; else return 1; unsigned long decodeHash(decode_results *results) unsigned long hash = FNV_BASIS_32; for (int i = 1; i+2 < results->rawlen; i++) int value = compare(results->rawbuf[i], results->rawbuf[i+2]); hash = (hash * FNV_PRIME_32) ^ value; return hash; void loop() char tecla; tecla = Serial.read(); if (irrecv.decode(&results)) unsigned long hash = decodeHash(&results); irrecv.resume(); // Obrigatório a reinicialização da recepção! if (tecla == '1') hash = 2878444831; Serial.println (" Aumenta o Brilho!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == '0') hash = 1373912347; Serial.println (" Diminui o Brilho!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'D') hash = 4287727287; Serial.println (" Desliga!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'L') hash = 4034314555; Serial.println (" Liga!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'R') hash = 3855596927; Serial.println (" VERMELHO!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'G') hash = 2351064443; Serial.println (" VERDE!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH);


delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'B') hash = 713627999; Serial.println (" AZUL!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'W') hash = 3577243675; Serial.println (" BRANCO!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'o') hash = 4039382595; Serial.println (" LARANJA!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'g') hash = 2534850111; Serial.println (" VERDE CLARO!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'b') hash = 1153697755; Serial.println (" AZUL MEDIO!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'F') hash = 900285023; Serial.println (" FLASH!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'O') hash = 2747854299; Serial.println (" LARANJA ESCURO!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'z') hash = 324312031; Serial.println (" AZUL CLARO!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'x') hash = 3238126971; Serial.println (" ROXO!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'S')


hash = 1541889663; Serial.println (" ESTROBO!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'y') hash = 2538093563; Serial.println (" AMARELO ESCURO!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'c') hash = 1033561079; Serial.println (" VERDE ÁGUA!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'V') hash = 3691091931; Serial.println (" VIOLETA!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == '<') hash = 2259740311; Serial.println (" ESMAECER"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'Y') hash = 2666828831; Serial.println (" AMARELO!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'C') hash = 1162296347; Serial.println (" COBALTO!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == 'P') hash = 4084712887; Serial.println (" VIOLETA CLARO!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); if (tecla == '-') hash = 2388475579; Serial.println (" SMOOTH!"); digitalWrite(ledPin1, HIGH); delay(100); digitalWrite(ledPin1, LOW); Serial.println (“\n");


Compilada e verificada, notamos que as funções estavam corretas, conforme acionamos as respectivas teclas do teclado do PC, responsáveis pelo acionamento das respectivas funções (como mostrado no quadro 6). Sendo assim, utilizamos esta mesma lógica na programação do emissor infravermelho. No caso do emissor a montagem que utilizamos é mostrada na figura abaixo, ou seja, um emissor infravermelho conectado a um resistor de 220ohms, em seu terminal positivo (ânodo), conectando-se a porta digital D3, com o outro terminal conectando-se ao GND do Arduino.

10.2.2.2.2.3.1.2. Programação do Emissor:

Figura 28 - Esquema da montagem de teste utilizada para o emissor infravermelho, consistindo de um LED emissor infravermelho e um resistor de 220 ohms conectado ao terminal positivo do LED, o qual conecta-se a

porta D3. Desse modo verificamos a programação do emissor para acionamento da

lâmpada de LED RGB utilizada no projeto. Como os códigos do controle remoto da lâmpada foram decodificados anteriormente, basta utilizar a parte das condições de if junto a programação normal do emissor, a qual foi apresentada no Quadro 4.

Para o teste final com a lâmpada de LED RGB, associamos o emissor a um arduino MEGA (o que utilizamos no projeto), de modo que é necessário que saibamos o pino que fará a comunicação com o emissor (no Arduino MEGA os pinos de comunicação para o emissor são diferentes do UNO). No arquivo da biblioteca IRemote, no arquivo IRemoteInt.h é possível se notar quais os pinos que são utilizados


para comunicação com o emissor. Escolhemos o pino 9. Sendo assim, testamos o emissor junto à lâmpada para cada uma das funções sendo acionadas via teclado do computador, que acionava o arduino, o qual por sua vez envia o comando ao emissor que repassa ao receptor da lâmpada de LED, fazendo com que a lâmpada tenha a mudança de cor, ou de outra função, realizada. Abaixo, imagem da lâmpada em funcionamento sendo acionada via teclado.

Figura 29 - Imagem mostrando acionamento pelo teclado, apagando (à direita) e acendendo (à direita) a

lâmpada Assim, com fins de ajuste a programação do experimento, a programação inicial

de cada sensor é adaptada dentro das condições de cada etapa do experimento, conforme pôde ser notado nos Quadros 1 a Quadro 4.

Sendo assim, temos as seguintes sequências de uso dos sensores: 1. O motor gira tantos graus quanto se determinar dentro da programação, via

controle dos passos (direto pela função set.stepper(), que acompanha a biblioteca Stepper, do Arduino), a fim de fazer com que as raias do espectro cheguem a posição do sensor detector de cores.

2. Os respectivos comandos do teclado fazem o motor girar os determinados graus, de modo a fazer a varredura de cada uma das raias, dentro das respectivas combinações de cada cor.

a. Quando se aciona uma das teclas do teclado, portanto, o motor é acionado para girar determinados graus, para a raia vermelha, verde ou azul, de modo que ao final volte a posição inicial.


3. Por sua vez, o comando do teclado é compartilhado remotamente a um botão em uma página em php,

a. Este botão ao ser acionado remotamente, transmite o comando como se fosse uma das teclas do teclado.

b. Esse comando é recebido pelo emissor IV, no experimento real, o qual retransmite ao receptor IV (dentro da lâmpada de LED).

c. Ao receber esse comando, como se fosse de um teclado do experimento real, a lâmpada de LED muda sua cor, de acordo com o respectivo comando recebido.

4. Por sua vez, este comando recebido, na programação do arduino, permite que seja encaminhado ao motor os determinados ângulos, de modo que, pela programação, o motor rode os números determinados de passos.

5. Portanto, ao mesmo tempo em que o usuário remoto aciona a mudança de cor na lâmpada ele controla o giro do motor.

a. Os ângulos de giro são alterados sequencialmente, via programação prévia colocada no arduino, para que cada raia seja detectada pelo sensor TCS34725.

6. Posteriormente, recebe-se os dados de iluminância ou irradiância (sensor detector de cor (TCS34725, Adafruit®)) por comprimento de onda,

a. O comprimento de onda que é obtido através de cálculo colocado dentro da programação, o qual considera o arranjo geométrico do experimento (vide Anexo 2)

b. Em um futuro próximo esse cálculo dependerá da distância (D, a distância da raia do espectro até a rede de difração) calculada via sensor infravermelho (sensor de proximidade, sensor IR – SHARP® GP2Y0A21YK0F, o qual possui um alcance de 10 a 80cm, e que por ser pequeno se torna um sensor possível de ser anexado junto ao suporte da rede de difração).


10.2.3. Procedimentos de medição do comprimento de onda:

10.2.3.1. Espectro projetado por difração Com os dados do parâmetro da rede d, da rede de difração, podemos calcular

o comprimento de onda, a partir da difração do feixe da luz para um dado valor de distância D fixada entre a rede de difração e a tela, substituindo-se nas linhas de programação os valores destas grandezas.

Encontrada a posição da fenda projetada (n = 0), o processo de coleta das medidas se inicia quando a tecla “E”, o botão na página php que aciona alguma das cores da lâmpada de LED, é pressionada. Assim os valores dos desvios X da Eq. 2 são obtidos diretamente, e um simples cálculo conduz ao valor do comprimento de onda, à medida que a rede de difração gira, de modo que cada raia do espectro possa ser detectada pelo sensor (detector de cores, TCS34725 – Adafruit®), até a última raia, no caso, a azul (com isso, a raia vermelha passa a ficar 12,3cm do centro da projeção da fenda no anteparo), em relação a posição original do conjunto rede e motor de passo (por isso é necessário que se faça algumas correções na fórmula que é utilizada dentro da programação, conforme indicado no Anexo 2). A partir deste ponto, a programação faz o conjunto rede e motor voltarem a posição original, da fenda projetada. Finalmente, pela saída do monitor serial, podemos registrar:

Os dados coletados de comprimento de onda, determinados a partir dos números de passo do motor e pela distância entre o sensor detector de cores TCS34725 (a qual posteriormente será determinada via sensor de proximidade) e a rede de difração;

Os dados de irradiância, no mesmo sensor (TCS34725); Com estes dados é possível tanto usar a tabela dos dados quanto montar o

gráfico ou tabela do espectro eletromagnético de Irradiância (W/m2) ou Iluminância (lux) vs Comprimento de Onda (nm), seja em um editor de texto, seja em um programa que rode paralelo à programação do Arduino, como é o caso do Processing, no qual podemos coletar a tabela mencionada, ao mesmo tempo em que o sistema coleta a série de dados.

Por outro lado, outra possibilidade é, com os dados de porcentagem de cor lidos pelo detector de cores (sensor TCS34725, utilizando os dados coletados de


iluminância e a detecção das cores para a sdiferentes raias do espectro), evidenciar a composição de cores para cada cor selecionada na lâmpada de LED.

No caso do espectro coletado, com a programação do Processing necessária para coletar os dados da saída serial, pode-se gerar um arquivo texto, o qual por sua vez, alimenta uma página em php, a qual é inserida (como uma iframe - um código html que faz com que uma página seja aberta dentro de outra), dentro do ambiente virtual e aprendizagem. Com isso, poderemos associar em ambiente remoto, a tabela coletada bem como a visualização do experimento, via Web Cam. Além de associar em outra página php, a formação de cores obtidas a partir da difração do feixe de luz incidente na rede, proveniente da lâmpada de LED, a qual teve a cor selecionada pelo usuário, novamente, dentro do ambiente virtual (no outro modo possível).

Para o gráfico de irradiância por comprimento de onda, o processo é semelhante, entretanto, pelo fato de o arquivo texto ser usado para gerar valores em eixos de um programa chamado pChart (http://pchart.sourceforge.net/), que cria gráficos em php.

A partir do gráfico criado, também cria-se um iframe dentro do ambiente virtual, de modo a se observar o gráfico sendo coletado, desde que junto a ele (e também a tabela), rode-se um aplicativo extensível, em Java, para que se atualizem os dados do arquivo texto (são gerados arquivos, que podem ser salvos pelo usuário, a cada coleta de dados).

10.3. Experimento Remoto O experimento remoto consiste na transmissão dos dados utilizando a ethernet,

ou a própria saída serial para ambiente remoto (internet). No caso da saída serial, essa transmissão é possível, desde que em associação ao Processing o qual roda um arquivo extensível das informações da saída serial, extensão essa que pode ser acessada pelo usuário remoto, de forma a poder rodar a programação e coleta de dados. Nessa transmissão é possível também a visualização dos gráficos (Irradiância por comprimento de onda), com a possibilidade de visualização da composição de cores e consequente observação do experimento real, via webcam. Todas estas


etapas estão disponíveis no ambiente virtual de aprendizagem, dentro de um iframe (uma página em html, dentro do espaço reservado no ambiente), disponível na internet. Por sua vez, no AVA, o qual esta em etapa de reformulação, também é possível acessar conteúdos teóricos para melhor entendimento do funcionamento e conceitos do experimento.

A seguir mostraremos as etapas de programação envolvidas para a visualização do experimento via webcam, visualizações gráficas (das interfaces de controle do experimento e também de gráficos gerados e da interface de combinação de cores) e os passos para comunicação via ethernet do arduino para a comunicação, via telnet, repassando os dados para que haja o acesso remoto.

10.3.1. Coleta dos Dados de Intensidade Luminosa e Comprimento de Onda:

10.3.1.1. Saída Serial para a Internet A coleta de dados deve fornecer, ao usuário, uma tabela de intensidade

luminosa (irradiância) e de comprimento de onda, a qual será obtida direto da programação do arduino, já que desta programação os dados são enviados ao servidor pelo arquivo extensível criada em Processing, o qual coleta as informações colocadas na saída serial. Dentro da programação os comandos são dados em determinadas linhas a fim de se estabelecer a conexão dos dados do servidor (quem manda os dados vindos da programação, que se comunicará com o servidor de experimentos) com o cliente (o elemento que recebe os dados – neste caso quem acessar o experimento, obterá os dados que estão no servidor, pelo arquivo extensível do Processing, a partir do acionamento do experimento).

Com a tabela gerada no servidor de experimentos, vinda dos dados disponíveis no arquivo extensível (a partir do acionamento do experimento), estes dados são posteriormente transferidos para a página do experimento. Ou seja, o cliente/usuário acessa o experimento, e ao clicar no botão para rodar o experimento, visualiza, pela webcam o próprio acontecendo, com a coleta dos dados de irradiância por comprimento de onda; ao fim do processo, o Arduino envia os dados, pelo arquivo extensível, ao servidor de experimentos; este disponibiliza, enfim, os dados em forma


de tabela na página que o cliente/usuário estiver acessando, podendo ser armazenados pelo cliente para posterior analise.

10.3.1.2. Interface de Controle Remoto Tendo a comunicação entre a saída serial e o servidor sido estabelecido (pelo

arquivo .exe criado no Processing), é interessante que comentemos e mostremos a interface de controle remoto, a qual será inserido dentro do ambiente virtual de aprendizagem, e que através do apertar dos botões será acionada determinada lâmpada de LED, e rodando o experimento. Nesta interface também será disponível a visualização da composição de cores que forma a determinada cor da lâmpada.

10.3.1.2.1. Descrição da Interface

Esta é a imagem (Figura 30) da interface de controle remoto, em primeira versão, de como deve aparecer na tela ao usuário remoto. Pretendemos inseri-la com possíveis adequações a interface de controle do experimento.

Fig. 30 – Interface de Controle Remoto (Aciona as cores da Lâmpada de LED)


Esta interface ao apertar um dos botões, dispara o comando para acionamento de uma das respectivas cores da lâmpada de LED, via emissor infra-vermelho (cujo funcionamento foi previamente descrito no item 10.2.2.2.2). O sinal vindo do emissor IV, é recebido pelo receptor dentro da lâmpada de LED, a qual muda de cor (ou liga, caso esteja desligada – depende do comando dado, na programação o arduino).

O feixe de luz que saiu da lâmpada de LED incide no espelho refletor, sendo direcionado na lente convergente, até convergir na posição da rede de difração, que está montada sobre o eixo do motor de passo. Assim, com o feixe chegando a rede de difração, pela programação do Arduino, a rede de difração recebe o comando para girar de modo que as raias do espectro incidam sobre o sensor detecto de cor (TCS34725). Assim, se obtém tanto o espectro de irradiância por comprimento de onda quanto uma composição de cores, esta que posteriormente poderá ser observada como resultado dentro da interface de controle. Para maiores informações a respeito do código-fonte desta interface vide Anexo 1.

10.3.1.3. Visualização do experimento pela WebCam Associamos também a visualização pela WebCam. Para tanto utilizamos a

câmera da D-Link, cujo driver é devidamente instalado no servidor. Criamos uma conta no computador como administrador, e com a visualização na internet, retiramos do código fonte da página as linhas referentes a visualização propriamente dita, ou seja, o aplicativo que gera a sequência de imagens ou o vídeo, relacionados ao IP fixo, com informações referentes a D-Link.

Nestas linhas, o “applet” gerador do vídeo se comunica com o IP da câmera3, a partir do qual, determina vários parâmetros para a visualização do vídeo, sendo necessário o pacote Java, por ser um tipo de API (vide item Erro! Fonte de referência não encontrada.). Ainda, para maior conveniência, é necessário que o arquivo “aplug.jar” seja baixado para a mesma pasta de onde se estão as páginas em html.

3 Nota-se com isso a necessidade de uma câmera de IP fixo, também para posterior uso em rede que não seja somente a interna.


Esta mesma câmera está posicionada ao lado da lente convergente de modo a captar o giro do sistema motor de passo com a rede de difração, mostrando ao cliente o funcionamento do experimento, conforme Figura e Figura .

Figura 31 - Angulo de visão da câmera para visualização do experimento.

Figura 32 - Imagem do experimento captada pela câmera

Ainda, como a câmera é conectada independentemente do servidor web (servidor das páginas de internet), a transmissão de imagem não depende do processamento pelo servidor web. A renderização/processamento da página e a imagem da câmera se dão na máquina cliente (web browser).

Com o código da visualização através da WebCam, geração dos gráficos e arquivos TXT em tabela sendo atualizada em ambiente virtual (via php), pode-se


montar a página html geral, com todas as funções apresentadas, e readequadas aos dados do experimento real (dados de irradiância e de comprimento de onda). Esta será a base do experimento remoto o qual estará inserido dentro do ambiente virtual de aprendizagem.

10.4. Ambiente Virtual de Aprendizagem 10.4.1. Conceitos, Teoria e Aplicabilidade

Atualmente, estamos vivenciando um tempo de grandes informações tecnológicas que estão ao alcance de qualquer pessoa (MOZZER, 2010, p.38). Desde que a Internet se popularizou e devido ao grande avanço da EaD, faz-se necessário implementar ferramentas pedagógicas que possibilitem uma maior interação entre aluno e professor, tornando a ligação entre ambos mais estreita.

Com o avanço da EaD, formaram-se as comunidades virtuais de aprendizagem. Para atingir seus objetivos educacionais, essas comunidades necessitam de princípios de comportamento que favoreçam a aprendizagem, como a construção coletiva e a existência de interesse mútuo, assim como de regras de resolução de conflitos, permitindo que as simples agregações eletrônicas de pessoas tornem-se uma comunidade virtual de aprendizagem.

Para facilitar a criação das comunidades, surgiram diversos softwares de agregação pessoal. Muitos desses softwares trazem consigo discussões pedagógicas para o desenvolvimento de metodologias educacionais utilizando canais de interação, possibilitando fácil manuseio e controle de aulas, discussões, apresentações e outras atividades de forma virtual.

Para a criação de comunidades de aprendizagem surge o conceito de ambientes virtuais de aprendizagem. Sabe-se que os ambientes de aprendizagem on line se caracterizam como cooperativos, automatizados e interativos, pressupondo a presença de diversos autores como professor/aluno; professor/equipe; professor/grupo de alunos. Neste sentido, a aprendizagem, e o próprio conhecimento não ficam limitado a apenas um elemento, o professor, ele é compartilhado, e o entendimento, a aprendizagem, compartilhada.


Sabemos que a EaD está inserida dentro deste contexto de ambientes virtuais. Portanto, é um processo que enfatiza a construção e a socialização do conhecimento, assim como a operacionalização dos princípios educacionais. Logo, os ambientes virtuais de aprendizagem são facilitadores para a educação à distância.

Assim, esses ambientes permitem uma interação assíncrona e síncrona entre alunos e professores tutores, através de ferramentas que variam de acordo com cada ambiente. Com os ambientes virtuais surgem as comunidades virtuais de aprendizagem e, consequentemente, a aprendizagem colaborativa. Desta forma, é necessário entender como esses ambientes funcionam, que características o representam, e de que forma pode ser utilizado para que se tenha uma aprendizagem mais significativa.

Nos últimos anos, os Ambientes Virtuais de Aprendizagem (AVAs) estão sendo cada vez mais utilizados no âmbito acadêmico e corporativo como uma opção tecnológica para entender a demanda educacional (MESSA, 2010, p.7). A partir disso, verifica-se a importância de um entendimento mais crítico sobre o conceito que orienta o desenvolvimento destes ambientes, assim como, o tipo de estrutura humana e tecnológica que oferece suporte ao processo ensino-aprendizagem

Em termos conceituais, pode-se dizer que os AVAs consistem em mídias que utilizam o ciberespaço para veicular conteúdos e permitir interação entre os atores do processo (PEREIRA, 2007, p.4 apud MESSA, 2010, p.8). Em consonância com essa evolução e realidade educacional, e na tentativa de alinhar as produções de materiais didáticos que servissem como referenciais para as mais variadas ofertas de cursos na modalidade de educação a distância, o Ministério da Educação (2007), conceitua os AVAs como:

Programas que permitem o armazenamento, a administração e a disponibilização de conteúdos no formato Web. Dentre esses, destacam-se: auals virtuais, objetos de aprendizagem, simuladores, fóruns, salas de bate-papo, conexões e materiais externos, atividades interativas, tarefas virtuais (webquest), modeladores, animações, textos colaborativos (wiki).

Pode-se dizer que o AVA é uma excelente opção de mídia que esta sendo utilizada para mediar o processo ensino-aprendizagem a distância (MESSA, 2010). Sendo assim, para que esse processo flua de forma significativa para as interações aluno-professor, pode-se dizer que o design do material consistem em um dos aspectos essenciais. Fatores como tecnologia, interação, cooperação e colaboração


entre os aprendizes e professores contribuem para aefetividade do ensino, e consequentemente da aprendizagem.

Os AVAs provém recursos para dispor grande parte dos materiais didáticos nos mais diferentes formatos, podendos er elaborado de forma escrita, hipertextual, oral ou áudio-visual (MESSA, 2010). É interessante portanto, observar algumas recomendações sugeridas por (PEREIRA, 2007, p. 14 apud MESSA, 2010, p. 9), para o desenvolvimento do material didático a ser disponibilizado no ambiente virtual, entre elas:

Utilizar hipertextos; Utilizar textos impressos em forma de apostilas, com recursos gráficos e

imagens; Disponibilizar previamente, um resumo auditivo do material para ajudar na

recomendação de maneira a conduzir a formação de conceito Não subestimar o uso de Cd e DVD por serem tecnologias de mão única, pois

esses possibilitam o controle total do aprendiz, al~em de serem de baixo custo

Fazer o uso da voz humana quando possível, pois essa é uma excelente ferramenta pedagógica

Oferecer a opção de áudio junto com o material textual, a fim de ativar mais um canal sensorial no processo ensino-aprendizagem, contemplando assim, diferentes perfis de aprendizes

Disponibilizar vídeo-conferências para possibilitar a interação de pessoas e grupos dispersos geograficamente em tempo real

Utilizar simulações e animações de forma a facilitar o ensino de conceitos abstratos e pouco conhecidos, além daqueles que necessitam de muito tempo de ensino, oferecem perigo e são inacessíveis devido aos altos custos e à distância (PEREIRA, 2007, p.14 apud MESSA, 2010, p.9)

Para auxiliar no processo do aprendizado significativo, é necessário que os AVAs sejam dotados de várias mídias, como vídeos, gráficos, áudios textos, dos quais apresentam inúmeras vantagens: promover od esenvolvimento de habilidades e formação de conceitos, possibilitar inúmeras modalidades de aprendizagem, aumentar a interatividade, facultar a individualidade, podendo o aluno administrar o seu tempo, permitir aos alunos maior compreensão dos conteúdos, já que utiliza várias mídias e não apenas textos, facilitar a aprendizagem por meio de palavras utilizadas


simultaneamente e ajudar no aprendizado, pois utiliza animações e narrações audíveis, que é mais consistente do que a animação e o texto em tela.

Muitas são as ferramentas disponíveis para permitir a aprendizagem significativa em AVAs, das quais podemos citar: blogs, wikis, e-portfólios, social networking, social bookmarking, photo sharing, second life, online forums, video messaging, YouTube®, audiographics, entre outras. Em AVAs (MESSA, 2010), pretende-se fomentar nos alunos, habilidades de aprendizagem autônoma, embora preferencialmente coletiva, desenvolver habilidades de construção do conhecimento, motivar a aprendizagem sem fim. Enfim, nos AVAs se é possível, através dos vários recursos e das várias mídias que se intercomunicam, favorecer uma aprendizagem que venha a serr mais significativa ao aluno, transformando-o em autor de seu próprio conhecimento, e incentivando-o a pesquisar e refletir o que ele está elaborando.

Além das ferramentas, é importante ressaltar que para gerenciá-las todas temos de escolher o Sitema de Gerenciamento de Aprendizagem (ou LMS – da sigla em inglês para Learning Management System). Este sistema é importante, pois pode ser um fator decisivo na implantação e sustentação do projeto que envolverá gerenciamento administrativo, custos financeiros e recursos humanos (FERNANDES et al, 2010, p.7) . A definição de LMS surgiu para dar nome a um conjunto de ferramentas que integram um sistema que é responsável pela gestão de cursos e treinamentos à distância, com o objetivo de simplificar a administração em uma organização. Esses sistemas poderão integrar-se a outros de gestão já existentes.

O sistema deve ser capaz de personalizar perfis de administração, para facilitar o acesso dos instrucionais, tutores, suporte técnico e alunos. Algumas questões devem ser levadas em consideração antes de adotar uma solução, seja ela, proprietária ou software livre. A empresa ou instituição pode optar pelo desenvolvimento próprio do LMS, para uma maior autonomia de customizações de regras de negócio que se adaptem à sua realidade. O número de usuários envolvidos e a previsão de crescimento envolverão a escala desejada, desde a infra-estrutura de servidores como o desempenho do LMS em questão. Os sistemas de código aberto levam grande vantagem, já que são disponibilizados de graça para download e adaptação. O Moodle, ambiente mais adotado, oferece no seu website oficial, vários plugins (funcionalidades separadas) e temas (interfaces) para download.


Os servidores são divididos em comerciais e os de código aberto. Os comerciais são: Angel Learning, Blackboard, Desire2Learn, e College, Ensinarnet, FirstClass, IntraLearn, LearningServer .NET, MPLS2, Portal Educação, SumTotal, WebAula. E os de código aberto são: AulaNet, .LRN, Moodle, Sakai Project, TelEduc.

Devido ao fato de querermos disponibilizar nosso projeto em um sistema de código aberto e que permita um maior numero de funcionalidades e que tenha uma plataforma amigável e flexível em sua manutenção, casos eja necessário, preferimos optar pelo Moodle. Trataremos este sistema de gerenciamento com mais profundidade, dado que será a plataforma escolhida para as definições do nosso ambiente virtual de aprendizagem.

10.4.1.1. O Moodle O Moodle se trata de uma sistema de gerenciamento de aprendizagem, ou

simplesmente o próprio ambiente virtual de aprendizagem, de código aberto, livre e gratuito (FERNANDES et al, 2010, p.8), com os usuários podendo baixá-lo, usá-lo, modificá-lo e distribuí-lo seguindo apenas os termos estabelecidos pela licença GNU GPL.

Ele pode ser executado, sem nenhum tipo de alteração, em sistemas operacionais Unix, Linux, Windows, Mac OS X, Netware e outros sistemas que suportem a linguagem PHP. Os dados são armazenados em bancos de dados MySQL e PostgreSQL, mas também permite a utilização de outros programas.

O Moodle mantém-se em desenvolvimento por uma comunidade que abrange participantes de todas as partes do mundo. Essa comunidade, formada por professores, pesquisadores, administradores de sistema, designers instrucionais e, principalmente, programadores, mantém um portal (http://www.moodle.org ) na Web que funciona como uma central de informações, discussões e colaborações. Além das discussões e colaborações disponíveis em inglês e outros idiomas o portal conta com relatório de perguntas freqüentes, suporte gratuito, orientações para realização do download e instalação do software, documentação completa e a descrição do planejamento de atualizações futuras do ambiente.

O sistema Moodle começou a ser idealizado, no início da década de 90, quando Martin Dougiamas era o Webmaster na Curtin University of Technology na Austrália e


responsável pela administração do LMS, usado pela Universidade naquela época. Martin conhecia muitas pessoas, em escolas e instituições, pequenas e grandes, que gostariam de fazer melhor uso da Internet, mas não sabiam como iniciar devido à grande quantidade de ferramentas tecnológicas e pedagógicas existentes na época. Ele gostaria de proporcionar a essas pessoas uma alternativa gratuita e livre, que pudesse introduzi-los ao universo on-line.

As crenças de Martin nas inúmeras possibilidades da Educação baseada na Internet o levaram a fazer mestrado e doutorado na área de Educação, combinando sua experiência em ciência da computação com teorias sobre construção do conhecimento e natureza da aprendizagem e da colaboração. Várias versões do software foram produzidas e descartadas até a versão 1.0 ser aceita e bastante utilizada em 2002. Com o crescimento da comunidade de usuários, novas versões do software foram desenvolvidas. A essas novas versões foram adicionadas funcionalidades, desenhadas por pessoas em diferentes situações do ensino.

O Moodle não é usado apenas por Universidades, mas em escolas de ensino médio, escolas primárias, organizações, companhias privadas e por professores independentes. O desenvolvimento do ambiente Moodle foi norteado por uma filosofia de aprendizagem – a teoria sócio construtivista (Social Construtivismo). Pela teoria sócio construtivista, que tem o principal expoete em Vygotsky, defende a construção de idéias e conhecimentos em grupos sociais de forma colaborativa, uns para com os outros, criando assim uma cultura de compartilhamento de significados. Os participantes ou usuários do sistema são o Administrador – responsável pela administração, configurações do sistema, inserção de participantes e criação de cursos; o Tutor – responsável pela edição e viabilização do curso, e que será o mediador na construção deste conhecimento compartilhado e o Estudante/Aluno.

Os usuários do Moodle são globais no servidor. Isso significa que eles têm apenas um login para todos os cursos. A função permite, por exemplo, que um usuário seja aluno em um curso e professor/tutor em outro curso. O Moodle permite criar três formatos de cursos: Social, Semanal e Modular. O curso Social é baseado nos recursos de interação entre os participantes e não em um conteúdo estruturado. Os dois últimos cursos são estruturados e podem ser semanais e modulares. Esses cursos são centrados na disponibilidade de conteúdos e na definição de atividades. Na estrutura semanal informa-se o período em que o curso será ministrado e o sistema


divide o período informado, automaticamente, em semanas. Na estrutura modular informa-se a quantidade de módulos.

O Moodle conta com as principais funcionalidades de um ambiente virtual de aprendizagem. Possui ferramentas de comunicação, de avaliação e de administração e organização. Elas são acessadas pelo tutor de forma separada em dois tipos de entradas na página do curso. De um lado adiciona-se o Material e do outro as Atividades. Em atividades podem ser adicionadas ferramentas de comunicação, avaliação e outras ferramentas complementares ao conteúdo como glossários, diários de bordo – para comunicação mais informal com outros tutores, ou mesmo com alunos, em casos particulares -, ferramenta para importação e compartilhamento de conteúdos.

As ferramentas de comunicação do ambiente Moodle são o fórum de discussões e o Chat (os dois voltados para comunicação mais próxima ao estudante, dado que a ferramenta fórum permite ao participante enviar e receber mensagens via e-mail externo padrão). Elas apresentam um diferencial interessante com relação a outros ambientes, pois não há ferramenta de e-mail interna ao sistema. Ele utiliza o e-mail externo (padrão) do participante. Por isso, o participante tem a facilidade de cooperar com uma discussão a partir do seu próprio gerenciador de e-mails.

As ferramentas de avaliação disponíveis no Moodle são avaliação de curso, pesquisa de opinião, questionário, tarefas e trabalhos com revisão. As ferramentas permitem, respectivamente, a criação de avaliações gerais de um curso; pesquisas de opinião rápidas, ou enquetes, envolvendo uma questão central; questionários formados por uma ou mais questões (10 tipos diferentes de questões) inseridas em um banco de questões previamente definido; disponibilização de tarefas para os alunos onde podem ser atribuídas datas de entrega e notas e por fim trabalhos com revisão onde os participantes podem avaliar os projetos de outros participantes e exemplos de projeto em diversos modos.

As ferramentas de administração, apresentadas ao tutor do curso na lateral esquerda da tela de curso, permitem controle de participantes - alunos e tutores como inscrições e upload de lista de aluno; backups e restore de cursos; acesso aos arquivos de logs; logs da ultima hora; gerenciamento dos arquivos dos cursos; disponibilização de notas, etc.


Assim, a ideia de uso do ambiente virtual de aprendizagem em tela será a montagem e estruturação dos conteúdos a serem relatados nos próximos itens dentro da estrutura disponível no Moodle, adaptado para as características do projeto. A seguir, listamos as páginas já criadas, que devem ser inseridas dentro do ambiente Moodle, com eventuais adaptações, e com o devido link para o experimento remoto.

10.4.2. Ambientes Virtuais e Ensino de Física O uso dos ambientes virtuais também pode ser incrementado com simulações,

imagens e experimentos remotos que possibilitem alunos a distância acessarem os conteúdos de disciplinas estudadas em seus celulares, ou no computador, sendo possível assim uma aprendizagem fora de um ambiente escolar, ou mesmo dentro d eum laboratório sob a orientação de um professor que poderá lhe mostrar mais assuntos relacionados, dando-lhe subsídios para que este usuário seja autor de seu conhecimento.

Fato esse que evidencia um caráter construtivista da própria questão da experimentação, já que o usuário acessa o experimento e ele próprio o controla, sob determinadas variáveis, e dentro do ambiente no qual o experimento se encontra, ele pode descobrir mais assuntos que sejam interessantes, fazendo assim uma aprendizagem por descoberta, o que pode ser bem vindo dentro de uma aula que se baseie em projetos com o professor formando grupos de alunos com interesse comum par ao acessar experimentos remotos tirarem outras possibilidades associadas ao estudo do que motivou aquele experimento, enriquecendo assim o conhecimento de todos (alunos e professores).

Essas possibilidades foram discutidas e evidenciadas por Lima et al (2013), em artigo publicado nos anais da ICBL (International Conference on Interative Computer on Blended Learning, de 2013), e nele os autores discutem as características da Experimentação Remota como um Sistema (quando considerado junto ao usuário) e que portanto este sistema, dentro de uma perspectiva de Teoria Geral de Sistemas, acaba por se tornar maior que o todo, ou seja as associações e interações estabelecidas dentro de um AVA, na experimentação, permite ao usuário descobrir mais inferências e associações do que se tivesse em uma aprendizagem tradicional.


De acordo com os autores (LIMA et al, 2013), através da experimentação, o próprio conteúdo das aulas, para os alunos:

deixa de ser aquele quadro de conceitos hierárquico linearmente organizado e passa a ser o conhecimento que os próprios alunos construíram. Como tal, o conteúdo é impregnado das suas concepções alternativas que devem ser tratadas desde suas origens para permitir mudanças conceituais que aproximem-se conhecimento do saber científico atual e provisório. (LIMA, et al, 2013, p. 257)

E pela experimentação, por outro lado, os alunos também passam a ser sujeitos mais participantes na construção de seus conhecimentos. Isto exige um maior esforço intelectual para exercitar a utilização de conceitos, metodologias e práticas, aproximando as atitudes da metodologia cientifica atual. A experimentação possibilita ao aluno conhecer o trabalho científico e vivenciá-lo na prática, e em suas possíveis variáveis.

Sendo assim, para Lima et al (2013), a experimentação remota se utiliza de elementos do ensino eletrônico (e-learning) no ensino presencial para disponibilizar experimentos físicos a distância dentro de uma aula que os alunos não usufruem destes recursos ou são impossibilitados de frequentar espaços laboratoriais.

Os experimentos remotos são elementos físicos que interagem por comandos ativados remotamente através da Web em experimentos ligados à microservidores Web ou placas Arduino com porta ethernet (SILVA, 2007), ou mesmo pela saída serial, dentro de uma arquitetura de software apropriada. Desta forma, as interações são diretas com equipamentos reais controlando relés, circuitos ou sensores, e se obtém o feedback em tempo real dos resultados das experiências online, que também são observados através de streaming de vídeo de uma câmera IP direcionada.

Neste processo podem ser observados efeitos dinâmicos muitas vezes complexos de serem explicados, mas compreensíveis em abordagens realistas para resolver problemas, e que muitas vezes, por uma questão de impossibilidade técnica não podem ser considerados dentro de um modelo utilizado em uma simulação, por exemplo, ou mesmo em uma explicação em uma aula presencial mais tradicional.

Outro aspecto importante é a resposta rápida, Neto et al (2012), observam que nestes laboratórios “os elementos são reais, seu acesso é virtual e as suas experiências reais”. Diferente da simulação e dos laboratórios virtuais, os laboratórios


remotos utilizam experimentos reais, o que aproxima os resultados dos obtidos pelos laboratórios presenciais (hands-on).

Uma gama de outras tecnologias ainda pode tornar a experimentação mais atrativa e fácil de interagir, o desenvolvimento de novas tecnologias, dispositivos móveis, mundos virtuais e sensores inovam na interação com o usuário. A mediação do professor, à distância, pode ser ampliada pela imersão proporcionada pelos dispositivos móveis e suas possibilidades de interação, como a possibilidade de associar imersão por realidade virtual aumentada em determinado experimentos.

Diversas vantagens apoiam a utilização de experimentos, a experimentação remota proporciona um barateamento dos recursos tecnológicos, já que o mesmo experimento pode ser acessado por diversas escolas, em diversas localidades. Além disso, as configurações de equipamento necessárias para o acesso aos experimentos são mínimas, sendo o mais importante o acesso à internet.

E mais, exemplo práticos do uso dos ambientes virtuais com a experimentação remota que pode ser citado é quando o professor está explicando determinado conteúdo em aula, no qual o aluno imaginará tal ensinamento com a sua própria visão de mundo, que é única e de acordo com sua própria história de vida. Mesmo que a informação passada seja a mesma, cada estudante vai observar e construir mentalmente o objeto a sua própria maneira, de acordo com sua própria habilidade cognitiva. Alunos, professores, são sistemas únicos, organizações. Por isso é extremamente complicada a questão da avaliação de aprendizagem em sala de aula, pois as pessoas ali envolvidas, cada uma delas, é um sistema próprio, único, o que os torna diferentes uns dos outros, justamente pelas diferentes visões que possuem dessa mesma realidade.

Portanto, as mudanças nas visões de mundo desdobram-se em novas formas de ação nos meios em que se vive e atua. “O mundo é, para cada um, do tamanho do conhecimento que cada um tem dele”, sendo essencial levar em conta o papel central da escola: o de ampliar o conhecimento dos estudantes, tarefa dos educadores nas instituições.

A capacidade de observação do homem permite a construção de sistemas integrados por uma estrutura sensorial do seu entorno. Logo, a observação torna-se fundamental para a estruturação clara de uma visão sistêmica. Segundo Alves (2012),


a “visão de mundo é individual, ou seja, pertence à pessoa que a construiu na mente consciente; e é portanto, única e dinâmica, posto que atualizada constantemente. Também convenciona que a visão sistêmica, é por meio da Teoria Geral de Sistemas a ciência da inteireza, totalidade. Estuda o sistema, seu ambiente, suas respectivas estruturas, a fronteira que o separa do ambiente e, finalmente o acoplamento estrutural sistema-ambiente, independentemente da área de conhecimento envolvida.

Uma visão de mundo pode ter seu estado alterado e a experimentação proporciona esta mudança. Esta mudança passa por quatro domínios, segundo Maturana e Varela (2001), como:

1. Domínio das mudanças de estado: isto é, as mudanças estruturais que uma unidade pode sofrer sem que mude sua organização, ou seja, mantendo a sua identidade de classe;

2. Domínio das mudanças destrutivas: todas as modificações estruturais que resultam na perda da organização da unidade e, portanto, em seu desaparecimento como unidade de uma certa classe;

3. Domínio das perturbações: ou seja, todas as interações que desencadeiam mudanças de estado;

4. Domínio de interações destrutivas: todas as perturbações que resultam numa modificação destrutiva.

Segundo Alves (2012), “o estado de um sistema em um instante de tempo é tão somente uma fotografia desse sistema naquele instante de tempo” E o aprendizado pela experimentação proporciona exatamente isso: uma mudança na maneira de se enxergar a aprendizagem dos conteúdos, por meio da experimentação, já que o mesmo experimento pode ser acessado por diversas escolas, em diversas localidades. 11. Resultados

Os resultados estão sendo coletos, e estamos em fase de testes da montagem para adequação ao ambiente virtual, o qual, por sua vez, também está sendo readequado às necessidades pedagógicas (possíveis) futuras.

O Ambiente Virtual de Aprendizagem (AVA) que está sendo montado contém os materiais instrucionais relacionados ao fenômeno da difração de feixe de luz,


difração de elétrons, interferência construtiva e formação de espectro por meio da difração, além de itens relacionados aos aspectos históricos, simuladores para se investigar de maneira mais aprofundada e itens que demonstram como se pode montar o experimento, caso se deseja investigar o assunto. Além disso, o AVA permite o acesso ao experimento remoto através de uma interface gráfica, que controla tanto o acionamento da lâmpada de LED quanto o giro do motor, e possibilita a visualização do experimento. O AVA encontra-se no endereço eletrônico e pode ser acessado a partir de um computador pessoal (PC) ou um dispositivo móvel.

Na montagem do weblab, montamos um ambiente dividido em sete páginas: “Sobre o Experimento”, “Resultados”, “Teoria”, “Simuladores”, “Blog do Experimento”, “Faça Você Mesmo” e “Referências.

A página de Teoria apresenta cronologias de contribuições técnicas e científicas a respeito do comportamento ondulatório e corpuscular da luz, que culminaram na realização de experimentos a respeito da difração da luz, e também em outros tantos a respeito da difração de elétrons, por exemplo.

Mais detalhes a respeito se encontram na página Blog do Experimento, a qual remete ao Blog criado a fim de mostrar mais detalhes históricos a respeito do assunto, bem como detalhes técnicos e operacionais a respeito de cada componente utilizado (mortores de passo, rede de difração, lente convergente, obtenção de espectro visível, comportamento dual da luz, difração, interferência construtiva, etc...).

Nestas duas páginas e na página Simuladores disponibilizamos hipertextos descrevendo brevemente essas contribuições. Os esquemas elétricos das conexões elétricas do aparato experimental utilizado também estão disponíveis no blog.

Enquanto isso, o link Utilizar O Experimento direciona o usuário ao ambiente de realização remota do experimento.


Fig. 33 – Versão do experimento remoto como simulador, disponível em

http://www.weblab.pucsp.br/era/simulador Na página Simuladores (Figura 33) é mostrado um simulador da montagem

experimental, em linguagem Flash, e que permite que o usuário altere a fonte de emissão de luz (fonte de Mercúrio (Hg), fonte de Sódio (Na)), altere a tensão inical (que faz com que o espectro seja mais intenso ou menos intenso), altere a distância da rede de difração à fonte, entre outros fatores. Embora um pouco diferente do experimento real (no que se refere à semelhança física, não ao conceito de obtenção do espectro), por essa simulação o usuário pode comparar o experimento de simulação virtual ao equipamento experimental apresentado no AVA.

Isto permite que o estudante faça a correlação entre a teoria (esquemas elétricos, obtenção de espectro visível) e a prática (montagem do experimento, função de cada um dos componentes, e diferenças entre os equipamentos). Além disso, disponibilizamos esse simulador com um exemplo de tarefa que pode ser aplicada em sala de aula, com referências e um pequeno relatório auxiliar descrevendo procedimentos pedagógicos que podem ser implementados para o uso do simulador. Com isso, o professor que quiser trabalhar conceitos em sala de aula, pode usar estas tarefas como forma de otimizar o conteúdo trabalhado, possibilitando o ensino mais atrativo, visando uma aprendizagem que possa ser mais significativa.


Fig. 34 – Versão do experimento remoto como simulador, com uma breve descrição de sugestão de tarefa possível de ser trabalhada em sala presencial (ou mesmo a distância), com roteiro proposto para uso do

simulador - disponível em http://www.weblab.pucsp.br/era/simulador

11.1. Realização Do Experimento Remotamente Deverá ser realizada uma simulação da obtenção do espectro da luz visível,

para cada uma das cores da lâmpada de LED, além de se coletar os espectros de irradiância por comprimento de onda, para cada uma das cores. Se possível, pretendemos disponibilizar na interface de controle uma possibilidade para visualização da composição e cores, ao mesmo tempo em que se observa o espectro pela webcam. Em testes futuros, pretendemos disponibilizar o sistema pronto para estudantes do ensino superior, a fim de utilizarem o experimento remoto desenvolvido. Os detalhes acerca da fundamentação teórica associada ao procedimento experimental foram apresentados no capítulo 10.1.

Desta forma, por meio do ambiente virtual de aprendizagem, o usuário deverá manipular o acionamento da lâmpada ao apertar o botão de acionamento da mesma, além de poder controlar o giro do motor, permitindo que o mesmo gire em ângulos específicos, fazendo com que as raias do espectro atinjam o sensor detector de cores e o conversor de frequência, coletando assim os dados para geração do espectro. Este procedimento poderá ser realizado para todas as cores disponíveis da lâmpada de LED.


Pretendemos realizar, futuramente, um estudo de caso do uso deste experimento remoto em situação real de ensino para uma turma de estudantes do ensino médio. Além disso ainda pretendemos realizar alguns testes de uso do AVA, assim que estiver terminado, com estudantes de ensino superior (TAKAHASHI et al, 2014).

A seguir, mostramos as páginas do weblab.

11.2. Página do Experimento: montagem, visual e controle A partir dos códigos de comunicação entre o experimento real e o servidor, a

página final (para acomodação do experimento remoto, além dos outros conteúdos associados para melhor compreensão do experimento), foi construída seguindo o template disponível no site http://www.dotemplate.com/, a partir do qual seleciona-se o template desejado, insere-se imagens e altera-se o design do mesmo. Posteriormente a essa configuração inicial, as páginas criadas foram readequadas à identidade visual e design adaptado pelo DTI-NMD, da PUC-SP.

Voltando ao template da página, a partir de concluídas as mudanças, no próprio site, é possível se baixar o código fonte do referido template e alterá-lo conforme as necessidades. No nosso caso, além do index, ainda acrescentamos, como comentado no item anterior, outras páginas (sempre seguindo o modelo da primeira página) para que representassem os links da aba inicial, a citar: “Sobre o Experimento”, “Resultados”, “Teoria”, “Simuladores”, “Blog do Experimento”, “Faça Você Mesmo” e “Referências”. É necessário que se salve todas as páginas dentro da mesma pasta com os arquivos de visualização da Câmera, e dos arquivos em php, GerarGraficoResultados.php e leituraResultados.php, que comandam a geração do gráfico e da tabela dos dados de irradiância e comprimento de onda (que irão para a página dos resultados, na html).


11.2.1. Página “Sobre o Experimento” No caso da página de “Sobre o Experimento”, mostramos a visualização da

câmera remota do espectrofotômetro e um breve texto explicando o que esta acontecendo, e dando boas-vindas. Segue exemplo da página na Figura .

Figura 35 - Página html criada com base em template de dotemplate.com: página do experimento (index),

cujo design foi adaptado pelo DTI-NMD, da PUC-SP.

11.2.2. Página “Resultados” Na página de resultados, enquanto o mesmo vídeo roda, é possível se ler um

resumo dos objetivos do projeto e justificativas, acompanhadas dos gráficos em tempo real, obtidos via streaming dos comportamentos de irradiância por tempo e de comprimento de onda por tempo. Para tanto, insere-se os códigos fontes respectivos nas linhas destinadas pelo próprio template (tanto vídeo quanto gráficos). Segue


visualização da página na Figura .


Figura 36 - Página html criada com base em template de dotemplate.com: página dos resultados, cujo design foi adaptado pelo DTI-NMD, da PUC-SP.

11.2.3. Página Tabelas Na página de tabelas é possível se observar a tabelas dos dados atualizados,

conforme a cabeça de leitura se movimenta para frente a partir da posição da fenda, resultados que são enviados pela saída serial ao Processing que os coletando, cria um arquivo texto, e o envia ao php. Este arquivo pode ser baixado, via link correspondente na html; e da mesma forma, o acionamento é realizado pelo botão criado em php, usando um servlet em Java, o qual também é utilizado para atualização da tabela de dados. Segue visualização dos dados coletados bem como da php que aciona a coleta de dados (Figura )


(a) (b) Figura 37 – Páginas mostradas (a) ao se apertar o botão, mostrando, em php, que a coleta de dados se

inciou, e ao fim da coleta, (b) o arquivo dos dados gerados, que podem ser baixados 11.2.4. Páginas “Teoria” e “Referências”

Na página de teoria e referências são apresentados os conceitos e como funciona o experimento, bem como as referências teóricas utilizadas. Segue visualizações na Figura (a) e (b):

(a) (b) Figura 38 - Página html criada com base em template de dotemplate.com: página da teoria (a) e das

referências (b), cujos designs foram adaptados pelo DTI-NMD, da PUC-SP


11.2.5. Pagina “Simuladores”

Figura 39 - Página html criada com base em template de dotemplate.com: página dos simuladores (cujo design foi adaptado pelo DTI-NMD, da PUC-SP), empregados como uma ferramenta para entender os

conceitos experimentais, com abordagem diferente. Nesta página (Figura ) alguns simuladores correlacionados com o tema são

disponibilizados para o usuário, bem como links para roteiros de atividades que podem ser desenvolvidas através destes simuladores. Consideramos esta página muito útil para a compreensão do experimento e suas aplicações, além da motivação pedagógica para inserção de hiperlynks e simulações, animações que favoreçam um aprendizado mais significativo ao tema trabalhado. Esta página deverá ser atualizada com futuras propostas pedagógicas que auxiliem o professor no uso da experimentação remota, além de poder ser uma área a ser mais explorada para descoberta dos conceitos que estão no experimento trabalhado.


11.2.6. Página do Blog do Experimento

Figura 40 - Página html criada com base em template de dotemplate.com: página de referencia ao blog do

experimento. Design foi adaptado pelo DTI-NMD, da PUC-SP Nesta página (Figura ) o usuário encontra um link ao blog dos experimentos,

em que estão disponíveis informações de todas as etapas de confecção do experimento, bem como informações úteis a respeito de cada um dos componentes utilizados, além dos simuladores e parte teórica, além de itens a respeito da parte pedagógica que da base ao experimento e sua implementação em sala de aula, além de links para os códigos-fontes utilizados.

11.2.7. Página Faça você mesmo Nesta página (Figura ) apresentamos alguns links para vídeos e demonstrações

disponíveis sobre este e outros experimentos de baixo custo correlacionados ao tema dos laboratórios remotos.


Figura 41 - Página html criada com base em template de dotemplate.com: “faça você mesmo” (cujo design foi adaptado pelo DTI-NMD, da PUC-SP), criada com intuito de incentivar que o experimento e outras propostas seja reproduzidas pelo usuário, como uma forma do próprio tirar suas conclusões e aprendizagem.

Esta página está inserida como uma forma de motivar o usuário a montar seus experimentos e mostrar ideias, seja a professores que queiram trabalhar estes experimentos em sala de aula, seja a alunos que queiram investigar mais detalhadamente a Física Moderna, de como pode-se trabalhar conceitos de Física Moderna Experimental com itens de amplo acesso e que custem pouco.

11.2.8. Configurações Finais Sendo assim, com toda a infraestrutura de arquitetura de rede e de

acionamento remoto montada podemos descrever sobre como se dará o acionamento remoto e coleta de dados do experimento.

Implementada a função de status (o arquivo txt com mensagem de comando executado, que foi gerado a partir da confirmação do arquivo executável, ao término da rotina) no php associado ao botão, dentro da página do experimento remoto – este


montado na WebLabDeusto -, o arquivo gerado automatiza o experimento se comunicando com o servidor via arquivo executável, pela saída serial, e no qual está disponível os dados em tabela de irradiância por comprimento de onda, vindos do experimento, que foi acionado com o clicar do botão. Todo o procedimento é rodado na máquina do servidor, recebendo sempre as informações da saída da Serial, por onde também se envia a programação do Arduino.

Resumindo, ao se apertar botão com função de status, implementado em php, o arquivo gerado automatiza o experimento, recebendo dele os dados de coleta de sinais e de status do programa, pela saída Serial, junto à programação do Arduino, que está rodando em paralelo (o botão aciona também a programação no Arduino). Assim, atualizam-se os arquivos de resultados automaticamente, com o gráfico e a tabela de dados também sendo atualizados, pois os arquivos que lhes geram também são atualizados. E este mesmo arquivo pode ser baixado pelo usuário através de um link, de modo que ele possa montar o gráfico em sua máquina.

Ainda é inserida mais uma função para reconhecer as funções “iniciar experimento”, dentro da programação do Arduino, como comentada no quadro 1, que é acionada no momento em que o cliente/usuário estabelece comunicação com o servidor pela serial, o qual aciona a programação do Arduino; também foi adicionada a função de parar o experimento (função “PararCliente()” - comentada no quadro 5).

Ao final da coleta de dados o experimento cessa e o motor gira de volta a posição original. Na programação que roda no Arduino, é implementada mais uma função que reseta os dados conforme o cliente já rodou o experimento. Assim, se gera um novo arquivo, a cada tomada de dados realizada, após determinado tempo, o qual pode ser delimitado na programação.

Devido a fase de readequações do Ambiente Virtual de Aprendizagem, ainda não há resultados de visualizações ou de acessos. Logo, as análise ainda devem ser melhor elaboradas para futuros relatórios. Os resultados das programações finalizadas encontram-se disponíveis nos anexos deste projeto (Anexo 1 – Programação da Interface de controle, do acionamento da lâmpada; Anexo 3 – Programação do Arduino, para controle do sistema e obtenção dos resultados).


CAPÍTULO III – Análises, Conclusões Parciais e Próximas Etapas

12. Análises Possíveis e Testes Futuros 12.1. Usabilidade Do Ambiente Virtual De Aprendizagem 12.1.1. Análise do Tempo de Latência

De acordo com (TAKAHASHI et al, 2014), o qual aplicou esta série de testes, que devem ser aplicado ao projeto em tela, “Um fator importante na experimentação remota para que o estudante tenha a sensação de estar manipulando presencialmente o experimento é o tempo de resposta entre um dado comando e a visualização da resposta a este comando”. Ou seja, quanto menor o atraso no tempo de resposta, melhor a sensação de realidade e menor a sensação de frustação ao experimento. Principalmente nos dias atuais, com estudantes procurando respostas imediatas às suas dúvidas.

De acordo com (TAKAHASHI et al, 2014), em seus testes, para acessos ao experimento realizado a partir de um notebook em localidades próximas ao laboratório de experimentação remota, o tempo de latência é desprezível e a sensação de realidade é máxima. Isto significa que a utilização do experimento remoto por escolas da região é altamente viável. Considerando a região central de São Paulo, na quais e localiza o experimento, esta viabilidade dado o bom número de escolas no entorno, essa viabilidade se faz em uma questão de escolha (e de disponibilidade, claro, da escola em poder realizar os testes e verificação dos acessos).

Obviamente, o acesso remoto do experimento a grandes distâncias é bastante dependente das condições de tráfego da rede internet. Takahashi et al (2014) realizaram testes de distância e neles, acessos feitos de Praga (República Tcheca), Dublin (Irlanda) e Londres (Inglaterra), em diversos horários do dia e com o mesmo notebook, mostraram a instabilidade do sistema de transmissão, com a degradação no tempo de latência entre o envio de um comando e a observação do efeito deste comando na tela, diminuindo a sensação de realidade ao se manipular o experimento. Como exemplo, o mesmo grupo (TAKAHASHI et al, 2014) realizou medidas do tempo que decorria desde o instante em que o usuário enviava um comando para ligar (ou


desligar) o aparato experimental e o instante em que esse comando era percebido na tela.

Medidas nos tempos de latência feitas ao se acessar o experimento (TAKAHASHI et al, 2014), a partir de Londres, ao redor das 7:00 h locais (3:00 h no Brasil) e realizar as mencionadas ações, mostram que o tempo de latência mínimo médio ocorria ao se desligar o aparelho e correspondeu a 2,40s, enquanto o tempo de latência máximo médio foi de 3,27s, ao se ligar o aparato experimental.

A assimetria nos tempos de latência verificada ao se ligar e desligar o experimento, relata Takahashi et al (2014), pode ser explicada pelo fato de que, ao se ligar o experimento, o processo de energizar todos os elementos necessários para fazer funcionar todo o aparato experimental demanda maior tempo do que o corte da energia a todos estes elementos, ao se desligar o mesmo.

A partir desses dados, fica evidenciado que o uso do experimento remoto a distâncias muito grandes passa a ser dependente das condições de tráfego da rede internet, com degradação da qualidade em função do número de usuários utilizando a rede. Ou seja, quanto mais usuários usam a mesma rede, o tráfego fica sobrecarregado e uma chamada realizada para acionamento do experimento acaba se sobrepondo a outras de modo que o sistema tende a ficar mais lento para suprir a demanda intensa.

Uma possibilidade de se dirimir estes aspectos de lentidão é criar uma fila de chamadas, de modo que um usuário por vez venha a usar o experimento, além de se colocar um tempo de espera entre usuários distintos, o que possibilita ao sistema de se esfriar, além de permitir que o tráfego fique mais rápido. Estas possibilidades de melhoria de qualidade envolvem trabalhos cooperativos entre diferentes instituições de pesquisa nacionais e internacionais que estão a se dedicar ao uso educacional da experimentação remota.

12.1.2. Interação Aluno-Interface A análise da interação aluno-interface deverá ser feita com base nos seguintes

componentes de usabilidade propostos por Nielsen (2007): facilidade de aprendizagem, erros e satisfação.


Para Nielsen, a usabilidade é um atributo de qualidade que permite avaliar a facilidade de utilização de interfaces pelo usuário. Para este autor, o componente “facilidade de aprendizagem” relaciona-se à facilidade do usuário em realizar tarefas básicas no sistema desde o seu primeiro uso; o componente erros relaciona-se à gravidade dos erros cometidos pelos usuários na manipulação do sistema e à facilidade em retornar e dar continuidade às atividades que executava antes do erro cometido; a componente satisfação está associada ao fato do usuário considerar agradável utilizar o sistema.

Por isso, realizaremos uma análise qualitativa da usabilidade do AVA, cujo teste, da mesma forma que foi realizada por Takahashi (2014), deverá ser feito com cinco ex-alunos de curso de Licenciatura em Física da PUC-SP, que não acessaram ao AVA. De acordo com (NIELSEN, 1997; apud TAKAHASHI, 2014), a identificação de 100% dos problemas de usabilidade pode ser obtida com quinze usuários, mas o teste pode ser considerado suficientemente confiável com cinco deles (detecção de mais de 85% dos problemas).

Para tanto, deverão ser distribuídas tarefas para serem realizadas com o uso do AVA, de forma que o estudante navegue por todos os menus principais sem o auxílio do avaliador. Para a coleta de dados, devem ser utilizadas a captura de tela do computador e a técnica do protocolo verbal (think aloud protocol) (BALDO, 2011) com gravação sonora, a exemplo da técnica empregada em Takahashi (2014), o qual se baseia no processo de modelagem cognitiva de think aloud protocol (SOMEREN, 1994).

As telas devem ser capturadas pelo uso do software livre AutoScreenRecorder, ou por software semelhante (WISDOM SOFTWARE INC., 2013), enquanto a gravação das falas dos estudantes ao manipular o AVA deverá ser feita com uso do gravador de som do próprio sistema operacional do computador.

A técnica think aloud protocol, de acordo com (TAKAHASHI et al, 2014), consiste em solicitar que o usuário pense em voz alta enquanto realiza as ações e suas falas são gravadas para posterior análise em conjunto com a captura da tela do computador. Esta técnica é considerada mais confiável do que solicitar respostas a questionários, onde é mais fácil ao usuário falsear uma resposta (NIELSEN, 1997). E apresenta a vantagem de se ter uma comparação visual com o registro da tela.


De acordo com Takahashi et al (2014), as tarefas apresentaram algumas características: Tarefa 1: é cumprida por todos os estudantes, mas o requisito de utilizar proxy

nas conexões à internet feitas no interior da faculdade exige intervenção de avaliador para resolver eventuais problemas de acesso à rede. Os problemas de segurança e acesso a rede variam de entre instituições, mas os protocolos de segurança em geral são mais restritos dentro de uma universidade, por isso é sempre interessante a presença de avaliadores nesta etapa para dirimir eventuais bloqueios que aconteçam.

Tarefa 2: no desenvolvimento desta tarefa, Takahashi indica que alguns estudantes reclamaram da falta de plugin Flash (instalado ou atualizado), em detrerminados browsers e, por esta razão, não era possível a visualização da imagem panorâmica do laboratório contendo os experimentos montado e desmontado e de um vídeo disponibilizado nas primeiras páginas do AVA. Alguns deles, diante dessa descoberta, instalaram, por decisão própria, o plugin necessário e retomaram a navegação pelo ambiente virtual sem problemas. Por outro lado, o autor comenta que outros estudantes, indecisos, questionaram colegas próximos sobre o procedimento a ser tomado, obtendo recomendações para instalar o plugin. Posteriormente, também retomaram a navegação sem encontrar outros problemas nesta tarefa.

Em tempo, nas mais recentes atualizações dos sistemas desses browsers (a citar, Google Chrome e Mozilla Firefox), a presença do plugin Flash foi descontinuada, e na verdade ela vem sendo uma recomendação dos sistemas de navegação, devido a questões de vulnerabilidade e segurança, além de problemas de acessibilidade e usabilidade. Para tanto, recomenda-se que estas imagens sejam disponibilizadas em formato HTML5, fato que deve ser considerado na montagem do AVA referente ao projeto em tela.

Tarefa 2: Como o erro é considerado como uma ação que não atinge a expectativa do usuário, o problema da inexistência do plugin em alguns browsers, alerta Takahashi (2014), enquadra-se nesta descrição e a componente erros manifestou-se nesta atividade.

Tarefa 3: Takahasi (2014) aponta outro aspecto relacionado a componente erros na realização desta tarefa, quer seja, no momento em que o estudante deve


acessar o Fórum para discutir sobre uma questão ali postada. Isto é, como a página do Fórum não havia sido desenvolvida pelo grupo e utilizou-se de uma programação já existente, era necessário realizar um novo cadastramento para poder acessá-lo. Isso originou dúvidas sobre como e porque realizar novamente um cadastramento. A solução encontrada pelo grupo da UFU (TAKAHASHI et al, 2014) foi realizar a programação de um ambiente próprio para o Fórum, sem a necessidade de novo cadastramento. Para o AVA do projeto em tela, pretendemos atualizar a página do weblab, já

existente, incrementando-a com funções que permitam uma interação maior, no que se destina a resolução de dúvidas dos usuários, como a criação de fóruns, dentro do WebLab (se necessário, pretendemos atualizar o weblab dentro da estrutura do moodle), espaços para discussões, entre outras funções que estamos analisando.

Tarefas 4, 5 e 7: realizadas sem qualquer registro que merecesse uma atenção especial e não apresentaram destaques negativos durante o desenvolvimento (Takahashi et al, 2014).

Tarefa 6: uso de um simulador com imagens reais dos equipamentos experimentais, de acordo com um esquema elétrico apresentado. Por ter um caráter semelhante a um jogo, com um alto grau de interatividade, demonstrou ser uma das partes mais atrativas do AVA para os estudantes. Dentro das especificidades do sistema proposto no projeto do grupo de

Takahashi (2014) (ou seja, o usuário deveria realizar corretamente conexões elétricas, de acordo com um esquema elétrico apresentado), foi observado, entretanto, que a prática da montagem do experimento por tentativa e erro predominou. É interessante notar essa característica dentro de um AVA, no que se refere ao uso de simuladores. Isso porque a simulação molda uma situação, a fim de que determinados conceitos possam ser melhor trabalhados. Com isso, se esse trabalho não apresentar reflexão por parte do usuário, perde-se a função da própria simulação. E por isso é importante colocar elementos que bloqueiem os “atalhos”, para que o usuário perceba o que realmente esteja fazendo.

Aqui, Takahashi et al (2014) apontam que uma possibilidade é a inserção de mensagens a cada vez que o aluno faça uma tentativa errada, sugerindo que ele


consulte o esquema elétrico e tente novamente; outra possibilidade, de acordo com o mesmo autor, é limitar a quantidade de vezes que ele pode tentar acertar uma conexão de forma aleatória.

Na tarefa 6, é importante colocar que (TAKAHASHI et al, 2014, p. 152) reconhecem que,

ainda que os estudantes tenham demonstrado facilidade em utilizar o simulador, os registros de capturas de tela dos PCs apontam que as componentes erro e satisfação manifestaram-se claramente nesta atividade, ficando evidente também nas verbalizações.

Aqui se tem uma demonstração de que a satisfação veio acompanhada pelo erro dado que o usuário pôde fazer as conexões livremente, sem não necessariamente refletir sobre o que fazia (o que aumentou o grau de satisfação, mas permitiu uma maior incidência de ligações erradas). Aqui é importante mencionar que dentro de um AVA é interessante que o usuário possa ter elementos em que se sinta satisfeito, mais livre para agir, ao mesmo tempo em que se tenha elementos cujos erros possam ser refletidos e analisados, por ele próprio, também, o que facilitaria a noção de aprendizagem por descoberta, e também aumentando o grau crítico da análise do usuário. Por isso é importante que se tenham simuladores adequados para as duas finalidade dentro de um AVA, mesmo dentro de um laboratório de experimentação remota, justamente por poder treinar a análise crítica do usuário e poder permitir mais descobertas, que facilitem seu trabalho no experimento remoto.

Outra funcionalidade que pretendemos incrementar para um futuro próximo, é a criação de um sistema de gerenciamento de manipulação do experimento, a exemplo do que foi realizado por TAKAHASHI (2014). A ideia aqui é poder permitir que professores/tutores tenham permissões diferenciadas, até para um eventual estudo de uso de caso futuro, a fim de se avaliar o trabalho de tutores e de alunos, ambos enquanto usuários com permissões e funções distintas. Este sistema será criado para acesso por apenas um usuário (por vez), enquanto os demais (tutores/professores, ou mesmo outros usuários que possam ser avaliadores eventuais, dentro de uma estratégia de avaliação) observam em suas telas. Para tanto deve ser criado um novo ambiente (ambiente de experimentação, na nomenclatura de Takahashi et al (2014)), que exige outro login.

No artigo apresentado por (TAKAHASHI et al, 2014), na Tarefa 7, após acessar o ambiente de experimentação, o professor pode alterar a permissão de controle do


experimento entre os alunos que estão navegando naquele ambiente, de forma independente a quem estiver navegando nos demais ambientes do site.

No AVA que estamos implementando pretendemos montar essa funcionalidade, com as devidas permissões também, além da execução das tarefas para verificação das questões de usabilidade e acessibilidade do sistema, além da implementação das tarefas pedagógicas, com respeito a verificação de utilidade das mesmas.

13. Conclusões e Próximas Etapas 13.1. Considerações Finais

Dentre as diversas pesquisas desenvolvidas na área da Educação, que apontam potenciais recursos para o processo de ensino e aprendizagem, os Laboratórios de Experimentação Remota surgem como algo novo e promissor (NIELSEN, 1997) (MENDES e FIALHO, 2005), com tendência de se tornarem instrumentos de experimentação muito eficientes , mas que ainda precisam de uma quantidade maior de pesquisas sistemáticas sobre suas reais potencialidades, particularmente, na aprendizagem significativa em Física, pois “as aplicações das TICs em contextos educativos sugerem que os laboratórios realizados através do uso da Internet podem fornecer mais oportunidades para experiências de laboratório e melhorar o método de ensino” (OMID et al, 2008).

Neste trabalho, descrevemos a construção de um sistema para acesso e controle remoto de um experimento didático real e o desenvolvimento de um Ambiente Virtual de Aprendizagem no qual o experimento remoto está inserido. São necessárias melhorias e ajustes no AVA, além de testes de usabilidade do mesmo, o que permite dizer que melhorias relacionadas à usabilidade também devem ser realizadas. Espera-se que estes aspectos de usabilidade (como plugin Flash) não venham a ser aspectos que comprometem a sua utilização em um contexto de ensino formal (TAKAHASHI et al, 2014), podendo contribuir para a realização de práticas experimentais inovadoras. Estes ambientes de aprendizagem são dinâmicos, razão pela qual necessitam submeter-se, também, a avaliações periódicas, no sentido de terem suas fragilidades devidamente identificadas e superadas.


O desenvolvimento do AVA para a observação e estudo do espectro difratado por uma lâmpada de LED RGB, além de resultar em um produto educacional que seja acessível às escolas da educação básica, contribui, ainda, para o estabelecimento de trabalhos de pesquisa cooperativos entre estudantes de diferentes níveis da educação formal e pesquisadores com diferentes formações profissionais, no caso das tarefas que ainda serão realizadas. Além de poder permitir um aprofundamento maior em tópicos de Física Moderna, como funcionamento de semicondutores (LED), espectro eletromagnético, espectro visível, fenômeno da difração, entre outros.

13.2. Considerações dos Resultados Parciais Retomando, até o momento, montamos a estrutura do experimento físico, bem

como a programação no Arduino para controle de giro do motor, que aciona o giro da rede de difração a fim de fazer passar as raias do espectro pelo sensor de cor. Este por sua vez, coleta os dados de irradiância e de comprimento de onda, os quais são repassados via saída serial a interface de controle, a qual é acionada pelo usuário remoto, o qual poderá observar os dados em um gráfico de Irradiância (W/m²) por Comprimento de onda (nm), ou em uma tabela com as respectivas colunas.

Também está em fase de adequação às características de Ambiente Virtual de Aprendizagem, a interface de controle do experimento (como pode ser observada pela figura 30), a fim de possibilitar um maior suporte a uma aprendizagem mais significativa.

Também está pronta a interface de controle de acionamento das cores da lâmpada de LED RGB, em php, a qual será inserida dentro da interface de controle do experimento. A programação e a imagem da interface (ANEXO 1), bem como a programação no arduino (em C++) – ANEXO 2 - que controla o envio de dados a interface de controle pela saída serial, além da imagem do experimento físico, propriamente dito (ANEXO 3), com a disposição dos componentes para geração do espectro, estão na sessão de anexo.

Assim, recordando, nesta fase do projeto, realizamos: 1. A montagem do experimento físico,

a. fixando cada um dos componentes,


b. melhorando a resolução do espectro, c. melhorando o envio dos dados através da inserção do sensor de cores

(sensor de cores RGB TCS3200), no lugar do conversor de frequência 2. A adequação da Programação no Arduino para enviar a coleta de dados e

receber os comandos da interface de controle 3. Inserção com adequações da Interface de Controle Remoto (que aciona a

mudança de cores da lâmpada de LED, conforme o usuário queira), na Interface de Controle do Experimento.

Nesta mesma interface é possível o usuário visualizar as porcentagens de cada componente Vermelha (R), Verde (G) e Azul (B), no momento em que aciona a respectiva cor visualizada pela interface, ao mesmo tempo em que visualiza a formação do respectivo espectro difratado.

13.3. Próximas Etapas Ainda pretendemos realizar:

1. Adequação da Interface de Controle para torna-la mais apropriada para fins de um Ambiente Virtual de Aprendizagem:

a. Incrementando a Interface de modo a permitir a colocação de chats, fóruns entre outros componentes dentro da interface que permita a troca de informações, dentro de uma perspectiva semelhante ao ambiente disponível no Moodle, ou pleo menos colocar a interface em uma página que contenha esses elementos.

b. Colocando itens dentro da interface que permita uma interação maior com o usuário remoto, como por exemplo, hiperlinks que possam leva-lo a vídeos de demonstração de outros experimentos relacionados, simuladores dos conceitos advindo com o experimento demonstrado entre outras possibilidades.

c. Melhorar o design da Interface de controle. Com essas atualizações a serem realizadas ou aperfeiçoadas pretendemos

que este experimento fique já disponível para controle e verificação dos espectros pelo usuário remoto, além de poder ser usado efetivamente como um recurso para a aprendizagem do mesmo, e que seja significativa e interessante.


Referências Bibliográficas AGUIAR, C.E.; LAUDARES, F. “Aquisição de Dados usando Logo e a Porta de Jogos do PC”. Revista Brasileira de Ensino de Física, 23, 4, 371-379, 2001. ALVES, J.B.M. “Teoria Geral de Sistemas - Em busca da Interdisciplinaridade”, vol. 1, Instituto Stela, 2012. BALDO, A., “Protocolos verbais como recurso metodológico: evidências de pesquisa”. Horizontes de Linguística Aplicada, ano 10, n.1, pp. 152, 2011. BANZI, M. “Primeiros Passos Com o Arduino”, São Paulo: Novatec, p1, 2011. BOTENTOUIT JUNIOR, J. B. “Laboratórios Baseados Na Internet: Desenvolvimento De Um Laboratório Virtual De Química Na Plataforma MOODLE”, Dissertação de Mestrado em Educação Multimídia. Orientadora: Dra. Clara Maria Pereira Coutinho. Universidade do Porto, Portugal, 2007. BRASIL. Senado Federal. Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional: nº 9394/96; art. 32-II. Brasília, 1996. BRASIL. Secretaria de Educação Média e Tecnológica. PCN+ Ensino Médio: orientações educacionais complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais. Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília: MEC, SEMTEC, 2002. CARDOSO, D.C.C. e TAKAHASHI, E.K. “Experimentação remota em atividades de ensino formal: um estudo a partir de periódicos Qualis A”, in RBPEC - Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências, Vol. 11, No 3, 2011. Acesso em 27 abr. 2015. CAVALCANTE, M.A. “O projeto Webduino”. Acesso em 16 de Julho de 2014, disponível em http://webduino.blogspot.com.br/ CAVALCANTE, M.A.; BONIZZIA, A.; GOMES, L.C.P. “Aquisição de dados em laboratórios de Física; um método simples, fácil e de baixo custo”, Revista Brasileira de Ensino de Física, 30,2, 2501-2506, 2008. CAVALCANTE, M.A.; BONIZZIA, A.; GOMES, L.C.P. “O ensino e aprendizagem de física no Século XXI: sistemas de aquisição de dados nas escolas brasileiras, uma possibilidade real”, Revista Brasileira de Ensino de Física 31,4, 4501-4506, 2009. CAVALCANTE, M.A.; STABILE, B. S.; FONTES, M. M.; ALMEIDA JUNIOR, J. N.; REBOUÇAS, H. C. “Webduino: um laboratório de Sensoriamento Remoto para o ensino e Aprendizagem de Ciências”, em fase de revisão, 2012 CAVALCANTE, M.A.; SILVA, E.; PRADO, R.; HAAG, R. “O Estudo de Colisões através do Som”, Revista Brasileira de Ensino de Física 24, 2, 150-157, 2002. CAVALCANTE, M.A, TAVOLARO, C.R.C, HAAG, R. “Experiências em Física Moderna”. Física na Escola, 6,(1), p. 75, 2005. CAVALCANTE, M.A.; TAVOLARO, C.R.C. “Medindo a Velocidade do Som”, Física na Escola, 4, 1, 29 – 30, 2003. CAVALCANTE, M.A., TAVOLARO, C.R.C.; MOLISANI, E. “Física com Arduino para Iniciantes”, Revista Brasileira de Ensino de Física, 33,4,4053- 4053-8, 2011. CETIC.BR, Pesquisa TIC Educação 2012 - Pesquisa sobre o uso das TIC nas escolas brasileiras, São Paulo, 2013. CLOUGH, M.P. “Using the Laboratory to Enhance Student Learning, Learning Science and the Science of Learning”, R.W. By-Bee, ed., pp. 85-97, Nat’l Science Teachers Assoc., 2002. COUTINHO, C. P.; CHAVES, J. H. “O estudo de caso na investigação em Tecnologia Educativa em Portugal”. Revista Portuguesa de Educação, Vol 15, nº 1, 221-244, 2002. DIONÍSIO, G. e MAGNO, C.W.; “Photogate de baixo custo com a porta de jogos do PC”, Revista Brasileira de Ensino de Física, 29,2, 287-293, 2007. ELTON,L. “Student Motivation and Achievement” Studies in Higher Education, vol. 13, no. 2, pp. 215-221, 1988


EVANS, G.R “Teaching.” Academics and the Real World, pp. 38-58, Soc. for Research into Higher Education & Open Univ. Press, 2002. FERNANDES, R.R.; FERNANDES; A.P.L.M.; SILVA, A.C.M.; ARAÚJO, M.O.; CAVALCANTE, M.C.T., Moodle: uma ferramenta on-line para potencializar um ambiente de apoio à aprendizagem no curso Java Fundamentos (JSE). In VII SEGeT – Simpósio de Excelência em Gestão e Tecnologia, 2010. Disponível em http://www.aedb.br/seget/arquivos/artigos10/22_SegetMoodle_TI.pdf. Acesso em 07 dez. 2015. GARCÍA-ZUBÍA, J.; ANGULO, I.; ORDUNA, P.; LÓPEZ-DE-IPINA, D.; HERNÁNDEZ, U.; RODRÍGUEZ, L.; DZIABENKO, O.; CANIVEL, V. “Weblab-Deusto-CPLD: A Practical Experience”, in “iJOE - International Journal of Online Engineering”, V.8, Special Issue 1: “exp.at’11”; Fevereiro, 2012. Disponível eletronicamente em http://formamente.guideassociation.org/wp-content/uploads/2012_1_2_Garcia-Zubia.pdf. Acesso em 05 mar. 2016. HAAG, R. “Utilizando a Placa de Som do Micro PC no Laboratório Didático de Física”, Revista Brasileira de Ensino de Física, 23, 2, 176-183, 2001. HANSON, B.; CULMER, P.; GALLAGHER, J.; PAGE, K.; READ, E.; WEIGHTMAN, A.; LEVESLEY, M. “ReLOAD: Real Laboratories Operated at a Distance”, IEEE Transactions on Learning Technologies, vol. 2, no. 4, October-December 2009 INTER-UNIVERSITY. “Teaching and Its Funding in the UK”, Univ. of Cambridge, United Kingdom, Mar., 2008 LIMA, J.P.C.; ROCHADEL, W. e SILVA, J.B. “Utilização da Experimentação Remota Móvel em Disciplina de Física do Ensino Médio”. Artigo apresentado nos anais da ICBL2013 (International Conference on Interactive Computer aided Blended Learning), 2013. Disponível em http://www.icbl-conference.org/proceedings/2013/papers/Contribution85_a.pdf, acessado em 07 de dezembro de 2015. LOPES, D. “Espectroscopia Óptica: histórico, conceitos físicos e aplicações”. Monografia apresentada como parte integrante do Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade Estadual do Mato Grosso do Sul, Instituto de Física, Física (Licenciatura), 2007. LOURENÇO, R. S. “Laboratórios Remotos – Um Estudo para a PUC-Rio”, Relatório de Pesquisa, Departamento de Engenharia Elétrica (DEE) – PUC-Rio, 31 de Julho de 2014. LÜDKE, E. “Um espectrofotômetro de baixo custo para laboratórios de ensino: aplicações no ensino da absorção eletrônica e emissão de fluorescência”. Rev. Bras. Ens. Fís., 32, n. 1, p. 1506, 2010. LUKAS, J. F.; SANTIAGO, K. “Evaluación Educativa”. Madrid: Alianza Editorial, 2004. MAGNO, C. W.; MONTARROYOS, E. “Decodificando o Controle Remoto com a Placa de Som do PC”. Revista Brasileira de Ensino de Física, 24, 4, 497- 499, 2002. MARGOLIS, M. “Arduíno Cookbook”. Sebastopol, CA, USA: O'Rilley Media, p1, 2011. MATURANA, H. e VARELA, F. J.; “A Árvore do Conhecimento: as bases biológicas da compreensão humana”, Pala Athenas, 2001. MEDEIROS, A.; MEDEIROS, C. F. “Possibilidades e Limitações das Simulações Computacionais no Ensino da Física”, Rev. Bras. Ensino Fís., v.24, n.2, p.77-86, junho 2002. Disponível em http://www.scielo.br/pdf/rbef/v24n2/a02v24n2. Acesso em: 15 de maio de 2014. MENDES, M. A.; FIALHO, F. A. P. Experimentação Tecnológica Prática a Distância. In: Congresso Internacional de Educação a Distância, 12., 2005. Florianópolis. Atas do XII Congresso Internacional de Educação a Distância. Florianópolis: ABED, 2005. Disponível em: http://www.abed.org.br/congresso2005/por/pdf/132tcc2.pdf . Acesso em: 14 jan. 2014. MESSA, W.C. Utilização de Ambientes Virtuais de Aprendizagem – AVAs: A Busca por uma Aprendizagem Significativa, in RBAAD, ABED, vol. 9 - Sao Paulo, 2010. MONTARROYOS, E.; MAGNO, C.W. “Aquisição de Dados com a Placa de Som do Computador”, Revista Brasileira de Ensino de Física, 23, 1, 57 – 62, 2001. MOREIRA, M.A. “Teorias de Aprendizagem.”, 2. ed., São Paulo: EPU, 2011.


MORIN, E. “A cabeça bem-feita: repensar a reforma, reformar o pensamento.”, 8ª ed. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 2003. MOZZER, L.D., “Ambientes Virtuais De Aprendizagem: Conceitos E Estratégias De Comunicação”, in Biblioteca Virtual do NEAD-UFJF, 2010. Disponível em http://www.cead.ufjf.br/wp-content/uploads/2015/05/media_biblioteca_ambientes_virtuais_conceitos.pdf. Acesso em 07 dez. 2015 NEDIC, Z.; MACHOTKA, J.; NAFALSKI, A. “Remote Laboratories Versus Virtual and Real Laboratories”, 33rd ASEE/IEEE Frontiers in Education Conference. Boulder, CO – USA, Novembro, 2003. NERSESSIAN, N.J. “Conceptual Changes in Science and Science Education,”, History, Philosophy and Science Teaching, pp. 133-148, OISE Press, 1992. NETO, J. M., PALADINI, S., PEREIRA, C. E. e MARCELINO, R.; "Remote educational experiment applied to electrical engineering" in 9th International Conference on Remote Engineering and Virtual Instrumentation (REV), 2012, pp. 1-5. NIELSEN, J. “Usabilidade na web: projetando websites com qualidade”. Rio de Janeiro: Elsevier, 2007. NIELSEN, J.. “The use and misuse of focus groups” (2007). Disponível eletronicamente em http://www.nngroup.com/articles/focus-groups/ , acessado em 10 de dezembro de 2015 OMID M., SAJJADIYE, S.M. e ALIMARDANI, R. “Remote Monitoring and Control of Horticultural Cool Storage Over the Internet”. Computer Applications in Engineering Education, 2008. OSTERMANN, F.; MOREIRA, M. A. Uma revisão bibliográfica sobre a área de pesquisa "física moderna e contemporânea no ensino médio". Investigações em Ensino de Ciências, v. 5, n. 1, p. 23-48, mar. 2001. Disponível em http://www.if.ufrgs.br/ienci/artigos/Artigo_ID57/v5_n1_a2000.pdf. Acesso em 07 mai. 2015. PASCO. Acesso em 12 de Dezembro de 2011, disponível em Educational Spectrophotometer System Manual: http://www.pasco.com/file_downloads/product_manuals/Educational-Spectrophotometer-System-Manual-OS-8539.pdf , 2008. PAPERT, S. “A Máquina das Crianças: repensando a escola na era da informática.” Editora Artmed – edição revisada, 2008. RBEF Editorial. “Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio: Chamada de Artigos”. Rev. Bras. Ensino Fís. [online]. 2002, vol.24, n.4, pp. 375-376. ISSN 1806-9126. REIS, S.R.; SANTOS, F.A.S.; TAVARES, J.A.V. “O Uso Das TICs em Sala de Aula: Uma Reflexão sobre o seu Uso no Colégio Vinícius de Moraes/São Cristóvão”, p. 216, em Anais do 3º Simpósio Educação e Comunicação, 2012. SÉRÉ, M. G.; COELHO, S. M.; NUNES, A. N. “O Papel Da Experimentação No Ensino Da Física”. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 20, n. 1, p. 31-43, 2003. SIEVERS JUNIOR, F.; GERMANO, J. S. E.; OLIVEIRA, J. M. P. “WebLab - Um ambiente de laboratórios de acesso remoto educacional”, em Anais do 23º Simpósio Brasileiro de Informática na Educação (SBIE 2012), Rio de Janeiro, novembro 2012 SILVA, J. B. “A Utilização Da Experimentação Remota Como Suporte Para Ambientes Colaborativos De Aprendizagem”. Tese de Doutorado, Orientador: Prof. João Bosco da Mota Alves, Dr., UFSC, Florianópolis, 2007. SOMEREN, W.M., BARNARD, F.Y. e SANDBERG, A.C.J. “The Think Aloud Method. A practical guide to modeling cognitive process”. London: Harcourt, Brace & Company, 1994. Disponível eletronicamente em http://echo.iat.sfu.ca/library/vanSomeren_94_think_aloud_method.pdf. Acesso em 10 dez. 2015. SOUZA, A.R.; PAIXÃO, A.C.; UZÊDA, D.D; DIAS, M.A.; DUARTE, S. e AMORIM, H.S. “A placa Arduíno: uma opção de baixo custo para experiências de Física assistidas pelo PC”, Revista Brasileira de Ensino de Física, v.33, n.1, p.1702-1705, 2011. SOUZA, D. F.; SARTORI, J.; BELL, M.J.; NUNES, L.A. “Aquisição de dados e Aplicações Simples Usando a Porta Paralela do Micro PC.”, Revista Brasileira de Ensino de Física, v.20, n.4, p.413-422, 1998.


STABILE, B.S.; CAVALCANTE, M.A. “Desenvolvimento de interface padrão de comando com reconhecimento de voz para diferentes dispositivos e experimentos didáticos monitorados e controlados remotamente”, III Webcurriculo, PUC/SP, Brasil, novembro de 2012. (acesso disponível em: http://zip.net/bbljlT ). STUDART, N.; RIPOSATI, A.; MIRANDA, M. “Objetos de aprendizagem no ensino de física: usando simulações do PhET”, Revista Física na Escola, v.11, n.1, p.27-31, março 2010. Disponível em: http://www.sbfisica.org.br/fne/Vol11/Num1/a08.pdf. Acessado em: 15 abr. de 2015. TAKAHASHI, E.K.; CARDOSO, D.C.C.; NERI, H.G.F.; MOURA, R.N.; Rubens GEDRAITE, DANTAS, A.C.; PACHECO, M.J.P. e BORGES, P.H. “Ambiente Virtual de Aprendizagem para o Estudo da Descoberta do Elétron”, VAEP-RITA – IEEE-RITA Vol. 2, Núm. 3, Setembro de 2014. Disponível em meio eletrônico em http://nutec.ufu.br/experimentos/artigos/201409-uploads-VAEP-RITA.2014.V2.N3.A7.pdf. Acesso em 05 dez. 2015. UFES, Minicurso ARDUÍNO – ERUS Equipe de Robótica UFES. Disponível em http://www.inf.ufes.br/~erus/arquivos/ERUS_minicurso%20Arduíno.pdf., 2012. UNESCO. Padrões De Competência Em TIC para Professores – Diretrizes de Implementação v1.0, PARIS, UNESCO, 2008. UNIVERSIDADE DE DEUSTO. WebLab-Deusto Research Group. Informações retiradas do site, utilizando Git Hub. Acesso em 20 de Maio de 2015, disponível em https://www.weblab.deusto.es/web/ VAN DEN AKKER, J.; NIEVEEN, N.; BRANCH, R. M.; GUSTAFSON, K.; PLOMP, T. (Eds). “Design Methodology and Developmental Research in Education and Training”. Netherlands: Kluwer Academic, 1999. WEBDUINO. Google Code. Acesso em 22 de Outubro de 2014, disponível em Project Hosting: http://code.google.com/p/weblabduino WISDOM SOFTWARE INC.. AutoScreenRecorder. Disponível em http://www.wisdomsoft.com/products/autoscreenrecorder_free.htm WORLD WIDE WEB CONSORCIUM (W3C – Escritório Brasil), Uso de Padrões Web (Palestra), Maio/2009.


ANEXO ANEXO 1 Interface de Controle Remoto: Programação para a Interface de Controle Remoto Esta é a programação utilizada pela interface de controle remoto, a qual faz o acionamento das Cores na lâmpada de LED. <?php $tecla = $_REQUEST['tecla']; if ($tecla != "") switch ($tecla) case "aumentarbrilho" : $acao = "1"; break; case "diminuirbrilho" : $acao = "0"; break; case "desligar" : $acao = "D"; break; case "ligar" : $acao = "L"; break; case "vermelho" : $acao = "R"; break; case "verde" : $acao = "G"; break; case "azul" : $acao = "B"; break; case "branco" : $acao = "W"; break; case "laranja" : $acao = "o"; break; case "verdeclaro" : $acao = "g"; break; case "azulmedio" : $acao = "b"; break; case "flash" : $acao = "F"; break; case "laranjaescuro" : $acao = "O"; break; case "azulclaro" : $acao = "z"; break; case "roxo" : $acao = "x"; break; case "estrobo" : $acao = "S"; break; case "amareloescuro" : $acao = "y"; break; case "azulesverdeado" : $acao = "c"; break; case "violeta" : $acao = "V"; break; case "fadein" : $acao = "<"; break; case "amarelo" : $acao = "Y"; break; case "azulesverdeadoescuro" : $acao = "C"; break; case "violetaclaro" : $acao = "P"; break; case "smooth" : $acao = "-"; break; $portAdress = fopen("COM6","w+"); sleep(1); fwrite($portAdress, $acao); sleep(1); //echo fgets($portAdress); fclose($portAdress); ?> <style type="text/css"> .utf8sans font-family:"Lucida Grande","Arial Unicode MS", sans-serif; h1 alignment-adjust:after-edge; animation:ease-in-out; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:30px; display: run-in; padding: 10px 20px; text-decoration: blink;


border-color:transparent; border: 10px; background-image: linear-gradient(to top, #FFC, rgba(0,0,0,.07)); background: ; color: #111; h2 alignment-adjust:after-edge; animation:ease-in-out; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:22px; display: run-in; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; border-color:transparent; border: 8px; background: #FF9; color: #900; body alignment-adjust:after-edge; animation:ease-in-out; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:18px; display: run-in; padding: 10px 10px; text-decoration: blink; border: double; border-color:transparent; background:#FFF; background-attachment:scroll; background-image: linear-gradient(transparent, #FFC, rgba(0,1,0,.20)); color: #000; .botao1 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background: #FFC; color: #000; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(2,0,0,.15)); cursor: pointer; .botao2 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#EEE; color: #000; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,0,.45)); cursor: pointer;


.botao3 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", cursive; font-size:14px; background:#E00; color: #FFF; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,0,.45)); cursor: pointer; .botao4 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#0E0; color: #FFF; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,0,.35)); cursor: pointer; .botao5 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#F00; color: #FFF; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,0,.45)); cursor: pointer; .botao6 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#0D0; color: #FFF; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,0,.45));


cursor: pointer; .botao7 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#03F; color: #FFF; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(2,0,0,.45)); cursor: pointer; .botao8 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background: #FFF; color: #000; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(2,0,0,.15)); cursor: pointer; .botao9 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#F90; color: #FFE; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,0,.45)); cursor: pointer; .botao10 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#6F3; color: #FFF; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999;


background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,0,.45)); cursor: pointer; .botao11 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#06C; color: #FFF; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,0,.45)); cursor: pointer; .botao12 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background: #AAA; color: #111; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,2,.35)); cursor: pointer; .botao13 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#F80; color: #FFF; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,0,.45)); cursor: pointer; .botao14 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#3CC; color: #FFF; border: 8px;


border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(2,0,0,.45)); cursor: pointer; .botao15 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#639; color: #FFF; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,2,.45)); cursor: pointer; .botao16 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background: #AAA; color: #000; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(2,0,0,.35)); cursor: pointer; .botao17 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#FC0; color: #000; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,0,.45)); cursor: pointer; .botao18 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#09F; color: #FFF;


border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,0,.45)); cursor: pointer; .botao19 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#63C; color: #FFF; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,2,.45)); cursor: pointer; .botao20 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#AAA; color: #000; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,2,.45)); cursor: pointer; .botao21 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; color: #000; background:#FF0; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,0,.45)); cursor: pointer; .botao22 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#09C;


color: #FFF; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,0,.45)); cursor: pointer; .botao23 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#C6F; color: #FFF; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,0,.45)); cursor: pointer; .botao24 display: run-in; width: 200px; height: 80px; padding: 10px 20px; text-decoration: blink; box-sizing: border-box; font-family: "Lucida Sans Unicode", "Lucida Grande", sans-serif; font-size:14px; background:#AAA; color: #000; border: 8px; border-radius: 10px; box-shadow: 2px 4px 6px #999; background-image: linear-gradient(to bottom, transparent, rgba(0,0,0,.45)); cursor: pointer; </style> <html> <head> <title> Controle Remoto de LED </title> </head> <body> <h1><center> Controle seu LED RGB </center></h1> <div><p><center>Aperte um dos botões abaixo e veja o LED acender!</center></p></div> <center><form action="ControleLED1.php" method="get"> <input type="submit" name="tecla" class="botao1" id="aumentarbrilho" value="aumentar brilho"/> <input type="submit" name="tecla" class="botao2" id="diminuirbrilho" value="diminuir brilho"/> <input type="submit" name="tecla" class="botao3" id="desligar" value="desligar"/> <input type="submit" name="tecla" class="botao4" id="ligar" value="ligar"/> <br/><br/> <input type="submit" name="tecla" class="botao5" id="vermelho" value="vermelho"/> <input type="submit" name="tecla" class="botao6" id="verde" value="verde"/> <input type="submit" name="tecla" class="botao7" id="azul" value="azul"/> <input type="submit" name="tecla" class="botao8" id="branco" value="branco"/> <br/><br/> <input type="submit" name="tecla" class="botao9" id="laranja" value="laranja"/> <input type="submit" name="tecla" class="botao10" id="verdeclaro" value="verde claro"/> <input type="submit" name="tecla" class="botao11" id="azulmedio" value="azul medio"/> <input type="submit" name="tecla" class="botao12" id="flash" value="flash"/> <br/><br/> <input type="submit" name="tecla" class="botao13" id="laranjaescuro" value="laranja escuro"/> <input type="submit" name="tecla" class="botao14" id="azulclaro" value="azul claro"/>


ANEXO 2 A2.1-) Cálculo do Comprimento de Onda

Para o cálculo do comprimento de onda, temos como Fórmula Geral: = sin = = √ × 10 , (eq. A2 – 1),

em que θ é o ângulo entre o feixe transmitido (no mesmo eixo do feixe incidente) e o feixe difratado.

Porém para a situação em que ocorre o giro do motor e consequentemente, os planos de feixe que são difratados também se deslocam temos uma situação que devemos proceder a uma correção, de forma a calcular os comprimentos de onda para a situação de referência inicial, em que o feixe estava na direção da projeção da fenda no anteparo. Esta Fórmula com Correções é dada pela eq. A2 – 2:

= − sin − × 10 (eq. A2 – 2).

Nesta fórmula, temos: d parâmetro de difração da rede, medido em linhas/m (o fornecedor da rede de difração indica 1000linhas/mm = 1.000.000) linhas/m.

D0 = + distância entre a raia respectiva e o centro da rede de difração, na situação original D = √ + distância entre a raia respectiva e o centro da rede de difração, na situação do giro do motor l distância entre o centro da rede de difração e o centro da projeção da fenda, no anteparo. x distância entre a fenda e o centro da projeção da fenda (considerando já o giro do motor) x0 distância entre a respectiva raia e o centro da projeção da fenda no anteparo, na condição inicial (espectro da luz branca), sem que haja ainda a movimentação do motor.


Assim, conforme ocorre o giro do motor as raias se movimentam em direção a posição a qual se encontra o sensor de cores. Como essa movimentação consequentemente faz com que os feixes que se difratram não fiquem mais perpendiculares ao plano original (o da projeção da fenda), é necessária que se faça essa correção, a fim de se tomar o comprimento de onda para a condição inicial.

Com as fórmulas agora sabidas, procedemos a montagem do cálculo junto a programação do arduino. Por isso, seguem-se as fórmulas para cálculo dos comprimentos de onda para cada uma das raias em cada uma das cores: Raia vermelha lambdaVermelho = ∗ .

, . , ∗ pow 10,9

Raia verde lambdaVerde = ∗ .

, . , − sin ∗ ., . , −

∗ ., . , ∗ pow 10,9

Raia azul lambdaAzul = ∗ .

, . , − sin ∗ ., . , −

∗ ., . , ∗ pow 10,9

E dessa forma se pode calcular os comprimentos de onda das raias do espectro

mais adequadamente, junto à programação do Arduino.


ANEXO 3 Programação no Arduino Esta programação é responsável pelo envio dos dados de irradiância e de comprimento de onda a interface de controle do experimento (alocada na Internet), bem como é responsável pelo acionamento do motor e controle de giro do mesmo e da rede de difração.

1. #include <Stepper.h> 2. #include "Wire.h" 3. #include "Adafruit_TCS34725.h" 4. 5. #include <IRremote.h> 6. #include <IRremoteInt.h> 7. IRsend irsend; 8. 9. //variaveis de passos para giro do motor// 10. const int stepsPerRevolution = 48; 11. Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 22, 23, 24, 25); 12. int passos; // numero de passos necessarios para mover o motor para a proxima posicao 13. int posicaoAtual; 14. int posicaoFutura; 15. 16. //para calculos de comprimento de onda// 17. float lambdaVermelha; // comprimento de onda da raia Vermelha 18. float lambdaVerde; // comprimento de onda da raia Verde 19. float lambdaAzul; // comprimento de onda da raia Azul 20. float d = pow(10, -6); // parametro de rede 21. float l = 0.112; // dist da rede ao anteparo 22. 23. boolean ReceberColetaDados; 24. 25. //sensor de cores// 26. Adafruit_TCS34725 tcs = Adafruit_TCS34725(TCS34725_INTEGRATIONTIME_101MS, TCS34725_GAIN_60X); 27. 28. //para acionar ethernet// 29. //byte ip[] = 192, 168, 1, 51 ; //setup manual apenas 30. //// Caso seja necessário mudar o valor do endereço MAC (muito raro)// 31. //byte mac[] = 0xAB, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED ; 32. //EthernetServer server(80); //porta '80' 33. //EthernetClient client = server.available(); 34. ////obs: Pinos 10,11,12 & 13 sáo usados pela ethernet shield 35. 36. 37. 38. void setup() 39. Serial.begin(9600); 40. Serial.println("Mestrado TIDD - Analise Seus espectro"); 41. myStepper.setSpeed(40); 42. delay(100); 43. DetectaCores(); 44. 45. 46. // ///////ETHERNET//////////////


47. // Ethernet.begin(mac); //Ethernet.begin(mac, ip, gateway, subnet); //for manual setup 48. // server.begin(); 49. // delay(10); 50. // Serial.println(Ethernet.localIP()); 51. // Serial.println("conectando"); 52. 53. 54. 55. void loop() 56. ligar_motor(); 57. delay(200); 58. int client = Serial.available(); 59. if (client) 60. Serial.println("novo cliente"); 61. char c = Serial.read(); 62. if (c == 'i') // Testamos se os bytes que vieram do Client conectado sao para uma nova

coleta 63. IniciarColeta(); 64. 65. 66. if (ReceberColetaDados == true) 67. ColetaDados(); 68. ColetaCores(); 69. 70. 71. 72. 73. void IniciarColeta() 74. ReceberColetaDados = true; 75. Serial.println("Coleta de Dados do Experimento"); 76. myStepper.step(-(stepsPerRevolution)); 77. delay(100); 78. 79. 80. void ColetaDados() 81. ReceberColetaDados = true; 82. delay(10); 83. myStepper.step(-(stepsPerRevolution)); 84. delay(100); 85. myStepper.step(0); 86. int geralPassos = 0; 87. delay(1000); 88. Serial.println("Pronto Para comecar!"); 89. 90. 91. void DetectaCores() 92. //programação de inicialização do sensor detector de cores TCS34725

https://learn.adafruit.com/adafruit-color-sensors/program-it 93. Serial.println("Detectando cores"); 94. if (tcs.begin()) 95. Serial.println("Sensor encontrado:"); 96. else 97. Serial.println("Sem TCS34725! Check conections!"); 98. while (1); 99. 100. 101. 102. void ColetaCores() 103. ReceberColetaDados = true; 104. uint16_t clearcol, red, green, blue;


105. float average, r, g, b; 106. delay(100); 107. tcs.getRawData(&red, &green, &blue, &clearcol); 108. 109. average = (red + green + blue) / 3; 110. r = red / average; 111. g = green / average; 112. b = blue / average; 113. Serial.print("\t NADA:"); Serial.print(clearcol); 114. Serial.print("\t VERMELHO:"); Serial.print(r); 115. Serial.print("\t VERDE:"); Serial.print(g); 116. Serial.print("\t AZUL:"); Serial.print(b); 117. 118. if ((r > 1.7) && (g < 1.0) && (b < 1.0)) 119. Serial.print("\t VERMELHO"); 120. 121. else if ((r < 0.5) && (g > 1.50) && (b < 1.00)) 122. Serial.print("\t VERDE"); 123. 124. else if ((r < 0.5) && (g < 1.5) && (b > 1.45)) 125. Serial.print("\t AZUL"); 126. 127. else 128. Serial.print("\t NENHUMA COR ENCONTRADA"); 129. 130. 131. Serial.println(" "); 132. delay(100); 133. 134. 135. 136. void(*resetFunc)(void) = 0; 137. void PararCliente() 138. delay(200); 139. Serial.println("resetando..."); 140. resetFunc(); 141. delay(100); 142. Serial.println("OK. Pronto para novo Cliente"); 143. 144. 145. 146. void lambda_raiaVermelha() 147. lambdaVermelha = ((d * 0.093) / sqrt(pow(l, 2) + pow(0.093, 2))) * pow(10, 9); 148. delay(100); 149. 150. void lambda_raiaVerde() 151. lambdaVerde = (((d * 0.117) / sqrt(pow(l, 2) + pow(0.117, 2))) - sin((((d * 0.117) /

sqrt(pow(l, 2) + pow(0.117, 2))) - ((d * 0.069) / sqrt(pow(l, 2) + pow(0.069, 2)))))) * pow(10, 9); 152. delay(100); 153. 154. void lambda_raiaAzul() 155. lambdaAzul = (((d * 0.129) / sqrt(pow(l, 2) + pow(0.129, 2))) - sin((((d * 0.129) /

sqrt(pow(l, 2) + pow(0.129, 2))) - ((d * 0.057) / sqrt(pow(l, 2) + pow(0.057, 2)))))) * pow(10, 9); 156. delay(100); 157. 158. 159. void posiciona_motor_vermelho() 160. delay(50); 161. myStepper.step(0); 162. lambda_raiaVermelha();


163. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 164. Serial.print(" "); 165. Serial.println(lambdaVermelha, DEC); 166. delay(500);//para leitura da raia vermelha 167. ColetaCores(); 168. delay(50); 169. myStepper.step(0); //volta à posição original 170. PararCliente(); 171. delay(10); 172. Serial.println("Proximo Cliente..."); 173. 174. void posiciona_motor_verde() 175. delay(50); 176. myStepper.step(7); // para leitura da raia verde (a partir da cond inicial). 177. lambda_raiaVerde(); 178. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 179. Serial.print(" "); 180. Serial.println(lambdaVerde, DEC); 181. delay(500); 182. ColetaCores(); 183. delay(50); 184. myStepper.step(-(7)); // volta à posição original 185. PararCliente(); 186. delay(10); 187. Serial.println("Proximo Cliente..."); 188. 189. void posiciona_motor_azul() 190. delay(50); 191. myStepper.step(11); // para leitura da raia azul (a partir da con inicial) 192. lambda_raiaAzul(); 193. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 194. Serial.print(" "); 195. Serial.println(lambdaAzul, DEC); 196. delay(500); 197. ColetaCores(); 198. delay(50); 199. myStepper.step(-(11)); // volta à posição original 200. PararCliente(); 201. delay(10); 202. Serial.println("Proximo Cliente..."); 203. 204. void posiciona_motor_branco() 205. //vermelho 206. delay(50); 207. myStepper.step(0); 208. lambda_raiaVermelha(); 209. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 210. Serial.print(" "); 211. Serial.println(lambdaVermelha, DEC); 212. delay(500);//para leitura da raia vermelha 213. ColetaCores(); 214. delay(500); 215. //verde 216. delay(50); 217. myStepper.step(7); // para leitura da raia verde - considerando a partir da raia

vermelha. 218. lambda_raiaVerde(); 219. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 220. Serial.print(" "); 221. Serial.println(lambdaVerde, DEC);


222. ColetaCores(); 223. delay(500); 224. //azul 225. delay(50); 226. myStepper.step(4); // para leitura da raia azul - considerando a partir da raia verde. 227. lambda_raiaAzul(); 228. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 229. Serial.print(" "); 230. Serial.println(lambdaAzul, DEC); 231. ColetaCores(); 232. delay(500); 233. myStepper.step(-(11)); // volta à posição original 234. PararCliente(); 235. delay(10); 236. Serial.println("Proximo Cliente..."); 237. 238. 239. void posiciona_motor_comb1() //comb1 = vermelho + verde 240. //vermelha 241. delay(50); 242. myStepper.step(0); 243. lambda_raiaVermelha(); 244. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 245. Serial.print(" "); 246. Serial.println(lambdaVermelha, DEC); 247. ColetaCores(); 248. delay(500);//para leitura da raia vermelha 249. //verde 250. delay(50); 251. myStepper.step(7); // para leitura da raia verde - considerando a partir da raia

vermelha. 252. lambda_raiaVerde(); 253. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 254. Serial.print(" "); 255. Serial.println(lambdaVerde, DEC); 256. ColetaCores(); 257. delay(500); 258. myStepper.step(-(7)); // volta ao inicio. 259. PararCliente(); 260. delay(10); 261. Serial.println("Proximo Cliente..."); 262. 263. void posiciona_motor_comb2() // comb2 = verde + azul 264. // verde 265. delay(50); 266. myStepper.step(7);// para leitura da raia verde - considerando a partir da raia

vermelha. 267. lambda_raiaVerde(); 268. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 269. Serial.print(" "); 270. Serial.println(lambdaVerde, DEC); 271. ColetaCores(); 272. delay(500);//para leitura da raia verde 273. //azul 274. delay(50); 275. myStepper.step(4); // para leitura da raia azul - considerando a partir da raia verde. 276. lambda_raiaAzul(); 277. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 278. Serial.print(" "); 279. Serial.println(lambdaAzul, DEC);


280. ColetaCores(); 281. delay(500); 282. myStepper.step(-(11)); // volta ao inicio. 283. PararCliente(); 284. delay(10); 285. Serial.println("Proximo Cliente..."); 286. 287. void posiciona_motor_comb3() // comb3 = vermelho + azul 288. //vermelho 289. delay(50); 290. myStepper.step(0); 291. lambda_raiaVermelha(); 292. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 293. Serial.print(" "); 294. Serial.println(lambdaVermelha, DEC); 295. ColetaCores(); 296. delay(500); 297. //verde 298. delay(50);//para leitura da raia vermelha 299. myStepper.step(11); // para leitura da raia verde - considerando a partir da raia

vermelha. 300. lambda_raiaAzul(); 301. Serial.print("Comprimento de Onda = "); 302. Serial.print(" "); 303. Serial.println(lambdaAzul, DEC); 304. ColetaCores(); 305. delay(500); 306. myStepper.step(-(11)); // volta ao inicio. 307. PararCliente(); 308. delay(10); 309. Serial.println("Proximo Cliente..."); 310. 311. 312. void ligar_motor() 313. if (Serial.available() > 0) 314. char tecla = Serial.read(); 315. if (tecla == '1') 316. for (int i = 0; i < 1; i++) 317. irsend.sendNEC(0xFFA05F, 32); // Sony TV power code 318. delay(200); 319. 320. delay(200); 321. Serial.println ("Aumenta Brilho"); 322. 323. if (tecla == '0') 324. for (int i = 0; i < 1; i++) 325. irsend.sendNEC(0xFF20DF, 32); // Sony TV power code 326. delay(200); 327. 328. delay(200); 329. Serial.println ("Diminui Brilho"); 330. 331. if (tecla == 'D') 332. for (int i = 0; i < 1; i++) 333. irsend.sendNEC(0xFF609F, 32); // Sony TV power code 334. delay(400); 335. Serial.println ("DESLIGA"); 336. 337. myStepper.step((stepsPerRevolution)); 338. delay(200);


339. PararCliente(); 340. Serial.println ("Ate a proxima!"); 341. 342. if (tecla == 'L') 343. for (int i = 0; i < 1; i++) 344. irsend.sendNEC(0xFFE01F, 32); // Sony TV power code 345. Serial.println ("LIGA"); 346. delay(400); 347. 348. IniciarColeta(); 349. Serial.println ("Dispositivo pronto para coletar dados!"); 350. 351. if (tecla == 'R') 352. for (int i = 0; i < 1; i++) 353. irsend.sendNEC(0xFF906F, 32); // Sony TV power code 354. delay(400); 355. 356. Serial.println ("Vermelho"); 357. posiciona_motor_vermelho(); 358. delay(30); 359. 360. if (tecla == 'G') 361. for (int i = 0; i < 1; i++) 362. irsend.sendNEC(0xFF10EF, 32); // Sony TV power code 363. delay(400); 364. Serial.println ("Verde"); 365. 366. posiciona_motor_verde(); 367. delay(30); 368. 369. if (tecla == 'B') 370. for (int i = 0; i < 1; i++) 371. irsend.sendNEC(0xFF50AF, 32); // Sony TV power code 372. delay(400); 373. Serial.println ("Azul"); 374. 375. posiciona_motor_azul(); 376. delay(30); 377. 378. if (tecla == 'W') 379. for (int i = 0; i < 1; i++) 380. irsend.sendNEC(0xFFD02F, 32); // Sony TV power code 381. delay(400); 382. Serial.println ("Branco"); 383. 384. posiciona_motor_branco(); 385. delay(30); 386. 387. if (tecla == 'o') 388. for (int i = 0; i < 1; i++) 389. irsend.sendNEC(0xFFB04F, 32); // Sony TV power code 390. delay(400); 391. Serial.println ("Laranja"); 392. 393. posiciona_motor_comb1(); 394. delay(30); 395. 396. if (tecla == 'g') 397. for (int i = 0; i < 1; i++) 398. irsend.sendNEC(0xFF30CF, 32); // Sony TV power code


399. delay(400); 400. Serial.println ("Verde Claro"); 401. 402. posiciona_motor_comb2(); 403. delay(30); 404. 405. if (tecla == 'b') 406. for (int i = 0; i < 1; i++) 407. irsend.sendNEC(0xFF708F, 32); // Sony TV power code 408. delay(400); 409. Serial.println ("Azul Esmeralda"); 410. 411. posiciona_motor_comb3(); 412. delay(30); 413. 414. if (tecla == 'F') 415. for (int i = 0; i < 1; i++) 416. irsend.sendNEC(0xFFF00F, 32); // Sony TV power code 417. delay(400); 418. 419. Serial.println ("Flash"); 420. 421. if (tecla == 'O') 422. for (int i = 0; i < 1; i++) 423. irsend.sendNEC(0xFFA857, 32); // Sony TV power code 424. delay(400); 425. Serial.println ("Laranja Escuro"); 426. 427. posiciona_motor_comb1(); 428. delay(30); 429. 430. if (tecla == 'z') 431. for (int i = 0; i < 1; i++) 432. irsend.sendNEC(0xFF28D7, 32); // Sony TV power code 433. delay(400); 434. Serial.println ("Azul Anil"); 435. 436. posiciona_motor_comb2(); 437. delay(30); 438. 439. if (tecla == 'x') 440. for (int i = 0; i < 1; i++) 441. irsend.sendNEC(0xFF6897, 32); // Sony TV power code 442. delay(400); 443. Serial.println ("Roxo"); 444. 445. posiciona_motor_comb3(); 446. delay(30); 447. 448. if (tecla == 'S') 449. for (int i = 0; i < 1; i++) 450. irsend.sendNEC(0xFFE817, 32); // Sony TV power code 451. delay(400); 452. 453. Serial.println ("Estrobo"); 454. 455. if (tecla == 'y') 456. for (int i = 0; i < 1; i++) 457. irsend.sendNEC(0xFF9867, 32); // Sony TV power code 458. delay(400);


459. Serial.println ("Amarelo Claro"); 460. 461. posiciona_motor_comb1(); 462. delay(30); 463. 464. if (tecla == 'c') 465. for (int i = 0; i < 1; i++) 466. irsend.sendNEC(0xFF18E7, 32); // Sony TV power code 467. delay(400); 468. Serial.println ("Azul Turquesa"); 469. 470. posiciona_motor_comb2(); 471. delay(30); 472. 473. if (tecla == 'P') 474. for (int i = 0; i < 1; i++) 475. irsend.sendNEC(0xFF58A7, 32); // Sony TV power code 476. delay(400); 477. Serial.println ("Pink"); 478. 479. posiciona_motor_comb3(); 480. delay(30); 481. 482. if (tecla == '<') 483. for (int i = 0; i < 1; i++) 484. irsend.sendNEC(0xFFD827, 32); // Sony TV power code 485. delay(400); 486. 487. Serial.println ("Fade"); 488. 489. if (tecla == 'Y') 490. for (int i = 0; i < 1; i++) 491. irsend.sendNEC(0xFF8877, 32); // Sony TV power code 492. delay(400); 493. Serial.println ("Amarelo"); 494. 495. posiciona_motor_comb1(); 496. delay(30); 497. 498. if (tecla == 'C') 499. for (int i = 0; i < 1; i++) 500. irsend.sendNEC(0xFF08F7, 32); // Sony TV power code 501. delay(400); 502. Serial.println ("Verde-Agua"); 503. 504. posiciona_motor_comb2(); 505. delay(30); 506. 507. if (tecla == 'V') 508. for (int i = 0; i < 1; i++) 509. irsend.sendNEC(0xFF48B7, 32); // Sony TV power code 510. delay(400); 511. Serial.println ("Violeta"); 512. 513. posiciona_motor_comb3(); 514. delay(30); 515. 516. if (tecla == '-') 517. for (int i = 0; i < 1; i++) 518. irsend.sendNEC(0xFFC837, 32); // Sony TV power code


519. delay(400); 520. 521. Serial.println ("Smooth"); 522. 523. Serial.println("\n"); 524. 525.

Texto apresentado para obtenção da qualificação de mestrado

Education

Transcript of Texto apresentado para obtenção da qualificação de mestrado