DESENVOLVIMENTO DE UM SOFTWARE MULTIMÍDIA PARA O ENSINO DE TÓPICOS DE ELETRÔNICA BÁSICA

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1 DESENVOLVIMENTO DE UM SOFTWARE MULTIMÍDIA PARA O ENSINO DE TÓPICOS DE ELETRÔNICA BÁSICA Galeno José Sena UNESP Guaratinguetá, Departamento de Matemática Rosa Maria Bittencourt UNESP Guaratinguetá, Departamento de Projetos e Construção Civil Odete Pacubi Baierl Teixeira UNESP Guaratinguetá, Departamento de Física e Química Angela Dias Velasco UNESP Guaratinguetá, Departamento de Matemática Maria Auxiliadora R. F. Gonçalves UNESP Guaratinguetá, Colégio Técnico Industrial Jânio Itiro Akamatsu UNESP Guaratinguetá, Colégio Técnico Industrial Resumo O objetivo do trabalho é realizar um estudo visando o desenvolvimento de um software com recursos de Multimídia para o Ensino Profissionalizante, enfatizando conteúdos de Eletrônica, dentro de um Projeto de Melhoria da Qualidade do Ensino Profissionalizante, patrocinado pela FAPESP. O protótipo construído objetiva apoiar o ensino dos seguintes tópicos: Cargas Elétricas, Princípios básicos de Eletrostática, Processos de Eletrização, Lei de Coulomb, Campo Elétrico e Potencial Elétrico Faremos uma análise quanto ao aspecto técnico e com relação a alguns pontos referentes aos aspectos didático-pedagógicos da utilização do protótipo, tendo em vista que no momento o material ainda se encontra em fase de testes junto aos alunos. Procuraremos também apontar as limitações e os pontos significativos dos recursos de software do projeto, do ponto de vista de sua adequação para o desenvolvimento do protótipo. Através dos primeiros testes realizados com o protótipo, foi possível enumerar e caracterizar as variáveis relacionadas à qualidade e à eficiência do modelo de software elaborado, do ponto de vista de sua utilização como um recurso didático para o ensino dos tópicos citados. Por intermédio desta sondagem inicial, foi possível aprofundar diferentes questões relativas à utilização de softwares didáticos como ferramentas de apoio ao ensino, que servirão de subsídios para o aperfeiçoamento de um futuro modelo. 1. Introdução A Universidade como instituição tem que buscar, nos dias atuais, soluções inovadoras que 318

2 permitam gerar conhecimentos de qualidade, com capacidade suficiente para transferi-los de forma eficaz à sociedade. Com a implantação da nova LDB, aprovada em 1996, e diante das mudanças e inovações necessárias para a melhoria do ensino público, em especial o ensino profissionalizante, propusemo-nos a desenvolver um projeto [1], financiado pela FAPESP, tendo por meta formar profissionais não apenas para consumir tecnologias e sim, aprender a aprender. O projeto, implantado a partir de junho de 1998, tem como desafio pesquisar e desenvolver novas metodologias pedagógicas, utilizando tecnologias inovadoras, incluindo no seu desenvolvimento ferramentas de Qualidade. Os objetivos propostos para o projeto são: (i) Caracterizar uma forma adequada de implantação de novas metodologias pedagógicas que levem ao conhecimento operativo e interativo, utilizando tecnologias de informática em geral e, em especial, recursos de multimídia; (ii) reformular as técnicas utilizadas em sala de aula e em laboratórios; e (iii) capacitar professores na utilização das tecnologias disponibilizadas, como microcomputadores e softwares educacionais, aproveitando estas tecnologias, de forma coerente com a proposta pedagógica; e (iv) avaliar o impacto da utilização de novas metodologias, ferramentas e a capacitação do professor na melhoria da qualidade do ensino profissionalizante. Três equipes estão envolvidas no desenvolvimento do projeto, a saber: equipe de pesquisa, equipe das escolas parceiras, e equipe de apoio. A equipe de Pesquisa é formada por pesquisadores, que participam de todas as etapas do Projeto, incluindo, dentre outras, o diagnóstico das escolas parceiras, produção e aplicação de material didático pedagógico, avaliação e/ou reflexão do processo de ensino-aprendizagem, e análise e aplicação futura dos resultados do projeto. A equipe de apoio, constituída por técnicos e bolsistas de Informática, deverá auxiliar na produção, treinamento, e aplicação do material didático. O projeto conta com a participação de duas escolas técnicas, designadas de escolas parceiras. A equipe das escolas parceiras é formada por dois Coordenadores, um para cada uma das escolas, e por professores-bolsistas destas escolas, perfazendo um total de 16 (dezesseis) membros. Dentre as disciplinas contempladas no projeto, podemos citar: Eletricidade Básica, Eletrônica Básica, Sistemas Digitais, CAD e Projeto. A partir das disciplinas do projeto, os professores-bolsistas foram agrupados em três Equipes de Trabalho, a saber: Eletro-Eletrônica, Sistemas Digitais, e Desenho/Projeto. No presente artigo estaremos apresentando a versão atual do protótipo didático construído pela equipe de eletro-eletrônica, objetivando o ensino de tópicos de Eletrônica Básica. A construção deste, bem como dos protótipos das demais equipes de trabalho, constitui um dos resultados do projeto, viabilizado a partir das atividades de treinamento [2] aplicadas aos professores-bolsistas, visando o desenvolvimento de competência técnica O gerenciamento da implementação dos protótipos obedecerá ao ciclo do PDCA [3]. No desenvolvimento dos protótipos, procura-se enfatizar tópicos diferenciados das disciplinas consideradas, reconhecidos como de difícil aprendizagem pelos estudantes. A aplicação destes protótipos para os estudantes já foi iniciada, e será seguida por um processo de avaliação tendo em vista o objetivo de melhoria contínua. 2. Desenvolvimento do Protótipo Nesta seção apresentaremos os aspectos técnicos relativos à construção do protótipo de Eletrônica Básica. Enfatizaremos as modalidades de recursos de software requeridos, os objetos das telas e a confecção das telas propriamente dita, os exercícios de fixação, a organização do protótipo em termos de módulos Professor/Aluno a estrutura do CD construído. A metodologia utilizada na construção do protótipo consta de [4]. 2.1 Recursos de Software Requeridos e Utilizados 319

3 Para a estruturação de algumas das aulas, foi utilizado o software Visual Class [5], uma vez que se trata de um software de autoria de rápido aprendizado e de fácil utilização. Para o desenvolvimento do projeto, precisávamos de um software como o VisualClass, tendo em conta que os professores bolsistas do projeto não são especialistas em Informática e, neste sentido, não tinham condições de utilizar softwares de grande complexidade. O Visual Class monousuário requer, para a sua utilização, que o CD do software esteja inserido no drive de CD-ROM do microcomputador. Todavia, é possível gerar um CD executável, contendo aulas construídas com este software, utilizando um software de geração de CD (GERACD ), adquirido do mesmo fabricante. Com isto será possível transportar as aulas criadas para um CD para serem utilizadas por outros professores das escolas envolvidas, ou mesmo, posteriormente, por outras as escolas da rede de ensino. Na importação de textos (do Microsoft Word, por exemplo), observou-se que o Visual Class trata estes textos como se fossem imagens. Em função disto, antes da importação, deve-se encontrar um tamanho de fonte adequado para que as letras não fiquem distorcidas quando o texto é transferido para o Visual Class. Observou-se também, por outro lado, que o Visual Class oferece um ambiente apropriado para aplicação de testes para avaliar a aprendizagem dos alunos. Outro software utilizado foi o Power Point, o qual, além de se comunicar facilmente com o Microsoft Word, possui vários recursos para montagem das telas do protótipo, além de ser de aprendizado rápido e de fácil utilização. Uma ferramenta mais apropriada, tendo em conta o objetivo de se incluir recursos de Multimídia, é o Director. Todavia, trata-se de uma ferramenta bem mais complexa, que não poderia ser utilizada nesta fase pelos professores. Na versão atual do protótipo, a parte correspondente à explicação dos assuntos foi implementada utilizando o Power Point, enquanto que a parte relativa às questões de avaliação foi desenvolvida utilizando o Visual Class. Para criar as animações do protótipo verificou-se que seria necessário utilizar um aplicativo de animação. Ferramentas apropriadas pela tarefa são o 3D F/X e o Animator Studio. Para a confecção das figuras foram utilizados o Corel Draw 7.0 e o Paint Brush, o primeiro para dar a alguns objetos idéia de 3D e o segundo, para formar as figuras e os quadros das animações. 2.2 Animações Para construção de filmes foram utilizados essencialmente três aplicativos: o Corel Draw, o Paint Brush e um software de animação. Poder-se-ia utilizar apenas o Corel e o software de animação, porém o Paint Brush mostrou-se apropriado em várias situações. Com respeito à utilização do software de animação, as figuras foram manipuladas em um dos outros aplicativos e então importadas para os frames para se fazer a animação. Na montagem dos filmes, algumas vezes foi necessário fazer o ajuste da cor de fundo dos frames do software de animação para a cor de fundo do desenho. 2.3 Confecção dos Slides A primeira preocupação na montagem das telas foi a escolha das cores de fundo, e das cores e tipos de letras a serem utilizadas nos slides. Optou-se pelo uso de cores escuras, com alguns efeitos de preenchimento para que alguns slides não se tornassem monótonos. Quanto às fontes, adotou-se, na maioria das telas, o Times New Roman (em negrito), tamanhos 24, 20 ou 18, utilizando sempre uma cor (na maioria das vezes preta ou amarela) 320

4 que desse um bom contraste com o fundo. As cores vivas foram utilizadas apenas em alguns pontos dos slides para chamar a atenção do aluno. Ao se introduzir o CD-ROM do protótipo no drive de CD, devido à inclusão no CD de um arquivo de AUTO-RUN, será iniciada automaticamente a execução do protótipo, com a exibição da tela de apresentação (Figura 1) e, logo a seguir, da tela do MENU (Figura 2), onde estão presentes os botões que permitem ao aluno navegar para qualquer parte do software. Estas telas serão reapresentadas na mesma seqüência, caso nenhum botão seja selecionado após um tempo de exibição (definido no protótipo), este ciclo sendo continuado por tempo indeterminado. Fig. 1: Tela de Abertura Fig. 2: Tela do Menu Todos as telas utilizadas no software têm estrutura semelhante. Todas possuem uma área reservada para receber textos, filmes e imagens e uma outra área reservada para receber os botões (teclas) de ação. Com exceção da tela de abertura do software e da tela do Menu, as demais telas possuem na parte inferior os seguintes botões: Voltar, Próximo, e Sair (Figura 3), com significados operacionais óbvios. Fig 3: Tela típica do protótipo Alguns destes botões podem não estar presentes em telas específicas, como, por exemplo, o botão Próximo na última tela. Assim, a passagem de uma para outra tem que ser comandada pelo aluno. Já as animações e os sons existentes começam automaticamente após um período de tempo determinado na montagem do software. Para implementação 321

5 dos botões e associação destes a um outro aplicativo ou apresentação, utilizou-se o recurso de hyperlink existente no Power Point. Para se evitar a inclusão de textos explicativos muito extensos nas telas, e também tendo em conta o objetivo de se construir uma ferramenta com recursos de Multimídia, optou-se por substituir, em várias situações, o texto (ou parte dele) por narração (som). Em vários casos fez-se o uso de narração associada a um filme, para tornar mais fácil o entendimento do tópico sendo explicado. 2.4 Montagem dos Exercícios de Fixação No protótipo o aluno encontrará jogos e exercícios de fixação. Os jogos são na realidade exercícios que não foram estruturados na forma tradicional, e que objetivam cobrir grande extensão do conteúdo estudado. Os exercícios foram montados na forma de testes de múltipla escolha, cujas respostas, para cada exercício, estão vinculadas (através de hyperlinks), ou ao próximo exercício ou a telas específicas denominadas slides de alerta, exibidos a partir de uma opção (resposta) errada em um exercício qualquer. Há três modalidades de slides de alerta, diferenciados inclusive pela cor de fundo. A partir do primeiro slide de alerta (cor verde), o aluno poderá retornar ao exercício, sair dos exercícios e começar tudo novamente, ou então ir para o segundo slide de alerta. A partir deste (cor amarela) o aluno poderá sair e começar todos os exercícios novamente ou ir para o terceiro slide (cor vermelha), cuja exibição emitirá um som indicando ao professor que o estudante está tendo dificuldades e necessita de atenção. 2.5 Módulos Professor/Aluno Como em várias aulas o protótipo é utilizado a partir de um microcomputador com um projetor acoplado à sua saída de vídeo, com os slides projetados em um telão, optou-se por diferenciar dois tipos de módulos, a saber: do professor e do aluno. No módulo do professor foram suprimidos os sons e alguns textos, pois as explicações neste caso serão dadas a viva voz pelo próprio professor. Exercícios existentes na outra modalidade não estão presentes neste módulo, pois nem sempre é possível utilizá-los neste estilo de apresentação. Excetuadas estas diferenças, os dois módulos se equivalem. 2.6 Organização do CD do protótipo A organização do CD é apresentada na figura 4. Há uma pasta nomeada ELBA1 (Eletronica Básica, versão 1), na qual se encontram os arquivos executáveis de cada apresentação (extensão PPS e DOC). Os arquivos com extensão PPS, quando ativados, abrem o Power Point no modo de exibição de slides, dando início à apresentação. Associado à exposição de cada tópico, faz-se uso de mais de um arquivo, e com isto trabalha-se com arquivos de menor tamanho, o que torna mais fácil a correção de problemas durante a fase de construção e também não sobrecarrega o computador que tiver pouca memória RAM. São subpastas da pasta ELBA1: Filmes, Mestre, Ppt4view, Testes e Visual Class. A subpasta Filmes guarda todos os arquivos referentes às animações que foram criadas e estão sendo utilizadas no protótipo. O conteúdo subpasta Mestre dependerá da versão do CD-ROM utilizado. Quando o CD-ROM for de uso do aluno esta subpasta estará vazia, mas no CD de uso do professor esta subpasta conterá uma apresentação personalizada, de uso exclusivo para uma aula expositiva. A pasta Ppt4view contém instruções e arquivos para a instalação do visualizador do Power Point 97, caso no microcomputador em uso não exista o PowerPoint 97, ou 322

6 exista uma versão anterior. Já na subpasta teste estão armazenados os exercícios de fixação que deverão ser resolvidos pelos alunos durante determinadas fases das apresentações. Na subpasta Visual Class são armazenados todos os exercícios que serão usados para avaliação ou como exercícios de fixação, mas que dependem do aplicativo Visual Class. Portanto, para utilização desta subpasta o microcomputador deverá estar ligado à uma rede cujo servidor contenha o Visual Class, ou então, todo o seu conteúdo deverá ser copiado para o HD e o CD-ROM do Visual Class colocado no drive de CD, substituindo o CD do protótipo. Fig. 4: Organização do CD do protótipo 3. Aspectos Didático-Pedagógicos da Utilização do Protótipo Basicamente os professores colocaram os seguintes objetivos com relação às disciplinas que estavam sendo ensinadas: (i) interpretar circuitos elétricos; (ii) efetuar soldagem e liberação ( dessoldagem ) de componentes elétricos e eletrônicos sem danificá-los; e (iii) manusear corretamente multímetros analógicos e digitais, geradores de freqüência e osciloscópios. Com relação aos conteúdos a serem desenvolvidos no curso em Eletrostática e Eletrodinâmica foram elencados: estrutura da matéria, cargas elétricas, processos de eletrização, Lei de Coulomb, campo elétrico, potencial elétrico, corrente elétrica, resistência elétrica, Lei de Ohm, potência elétrica, associação de resistores em série e em paralelo, potenciômetro. Dentre os recursos utilizados pelos professores durante as aulas verificamos que grande parte valeram-se de aulas expositivas com o auxílio do giz e do quadro-negro, porém os professores também procuraram utilizar-se de técnicas que muito comumente estavam voltadas para uma abordagem construtivista de ensino, tais como: atentar para a explicação do assunto que estava sendo tratado salientando a importância destes dentro da disciplina; apresentar problemas que de certa forma, tivessem ligação com o dia-a-dia do aluno; procurar gerar discussões a fim de que os alunos fossem estimulados a refletirem sobre suas opiniões, defenderem seus pontos de vista, fazendo com o próprio alunos procurassem encontrar onde estava localizado o seu erro; Com relação ao desenvolvimento das aulas, especificamente no que tange a avaliação foi verificado que os professores procuraram avaliar o transcurso da aula através de perguntas gerais e individuais que eram feitas durante as aulas teóricas. Nas aulas práticas a avaliação embassava nos resultados obtidos dos resultados dos experimentos, e através da observação das atitudes dos alunos na montagem, dos circuitos e medições feitas em componentes. 323

7 Por outro lado, ainda que a avaliação acerca do entendimento dos alunos com relação aos conteúdos que estavam sendo abordados em sala de aula tivesse sido realizada de uma forma mais aberta, as avaliações, segundo os professores, especificamente foram feitas para poder se verificar o aprendizado e no que tange aquelas voltadas para a atribuição de notas, foram realizadas através de provas escritas e as avaliações práticas ocorreram em função da análise dos relatórios que os alunos faziam dos experimentos. Quanto à utilização, especificamente, dos protótipos (softwares) pudemos verificar que no conjunto das aulas que os professores teriam ao seu dispor, sua utilização acabou sendo bastante limitada. Isto pode ser atribuído a dois fatores, em particular: em primeiro lugar, porque os softwares que alguns professores necessitariam para abordar os tópicos pertencentes aos conteúdos, não ficaram prontos, ou seja o software estava atrasado em relação ao andamento do programa; e outro fator, estaria ligado muito mais a uma possível resistência por parte dos professores com relação a uma utilização de um recurso, que ainda não estavam suficientemente familiarizados. Quando perguntados sobre a contribuição do software para a melhoria do processo de ensino-aprendizagem, os professores utilizaram-se de justificativas que acabaram recaindo em função da motivação apresentada e que os alunos conseguiram assimilar os tópicos trabalhados em um tempo bem menor na medida em que o aluno podia adequar a velocidade da aula a sua capacidade de aprendizagem. Outras contribuições que o software poderia oferecer, segundo os professores, principalmente com relação ao ensino de tópicos de eletrônica básica estavam ligados à possibilidade de realização de leituras com o multímetro (multímetro virtual), permitindo que eles simulassem uma manipulação do instrumento sem correr o risco de inverter a polaridade das ponteiras, utilizar escalas inadequadas, ou cometerem algum tipo de procedimento que pudesse danificar o instrumento caso estivessem fazendo medições num instrumento real. Com relação, especificamente aos alunos, os professores foram unânimes na constatação de que com a utilização dos recursos da multimídia: (i) as aulas tornaram-se mais dinâmicas; (ii) aumentou a motivação pelos assuntos que estavam sendo desenvolvidos durante as aulas; e (iii) o tempo despendido durante uma alteração nos circuitos, tabelas e até mesmo textos durante o transcorrer das aulas, acaba sendo realizado num tempo bastante reduzido, muito menor do que aquele das aulas convencionais, facilitando assim o trabalho do docente, podendo este tempo adicional ser utilizado para a introdução e resolução de mais exercícios, por exemplo. Na medida em que o tempo de utilização dos softwares pelos professores acabou se restringindo a poucos momentos de utilização, não nos foi possível realizar uma análise mais detalhada com relação a utilização destes softwares, até porque nem todos os professores que participaram da confecção conseguiram aplicá-lo em sala de aula, e parte daqueles que conseguiram utilizá-lo o fizeram não na sua totalidade tendo em vista que havia uma defasagem entre a execução do material de apoio e o transcurso das aulas que eles estavam ministrando. Um estudo mais aprofundado será realizado no próximo semestre quando todos os professores terão a oportunidade de testá-lo em sala de aula e assim os dados que estarão disponíveis para a análise poderão ser realizados de uma maneira mais aprofundada. 4. Comentários Gerais Nas ultimas duas décadas surgiram um numero significativo de novas tecnologias de informação, e cada vez mais as instituições as estão utilizando estas para fins educacionais. Escolher a melhor tecnologia, tornou-se um grande desafio, pois em muitos casos os custos são relativamente altos, não se conhece a sua eficácia quanto aos resultados da 324

8 aprendizagem do aluno, e ainda são de difícil utilização. Neste projeto, procurou-se dar ênfase na capacitação do professor, e não em uma determinada tecnologia. Para este objetivo: - Foram escolhidas ferramentas computacionais que, com um pequeno treinamento, pudessem ser utilizadas pelos professores para planejar, produzir e aplicar o material didático informatizado na sala de aula. Pois, dificuldades na produção e aplicação do material didático, poderiam desestimulá-los. - Os professores envolvidos no projeto participam de todo o processo, desde o planejamento até a aplicação do material didático informatizado. Assim, há um comprometimento maior dos professores com a proposta do projeto. - Qual, como e quando utilizar determinada ferramenta e/ou material didático informatizado, são questões que devem ser respondidas durante o planejamento das aulas. Portanto, estão sendo utilizados diferentes ferramentas computacionais, adequadas a cada situação exigida pelo tópico a ser ministrado pelo professor. A participação dos professores na confecção dos softwares foi importante para que eles próprios pudessem colocar os objetivos propostos em seus planos de aula nos tópicos que estavam sendo elaborados e que seriam utilizados na sala de aula, diferentemente dos objetivos propostos por pessoas que iriam confeccionar o software para que os professores pudessem aplicá-los com os seus alunos, ou seja, as propostas dos professores deveriam estar presentes em todo o processo de elaboração dos materiais didáticos, e a adequação seria consequência da incorporação de todos os itens reconhecidos como importantes. Todavia, se por um lado, não existe mais dúvida de que o computador é um recurso auxiliar no processo de construção de conhecimento dos alunos, por outro lado, existe a necessidade de que o professor se familiarize com a sua utilização e a incorpore no seu cotidiano, na medida em que o computador possa subsidiar estratégias visando atender às necessidades cognitivas dos alunos que estão interagindo com os programas. Agradecimentos Registramos nossos agradecimentos aos professores-bolsistas da equipe de Eletro-Eletrônica: José Gilberto de Arruda, José Lemos da Silva Filho, Fabiano Dutra Cesar Doria e Orlando Vieira de Siqueira, responsáveis pela construção e aplicação do protótipo aqui descrito. Referências Bibliográficas [1] G. J. Sena; J. I. Akamatsu; R. M. Bittencourt; M. A. R. F. Gonçalves; A. D. Velasco; P. C. Oliveira; G. L. Torres. Improving the Quality of Technical Education: A Proposal. Artigo submetido para o ICECE: Int l Conf. on Engineering and Computer Education, Rio de Janeiro-RJ, de Agosto, [2] SENA, G. J.; AKAMATSU, J. I.; BITTENCOURT, R. M.; GONÇALVES, M. A. R. F.; VELASCO, A. D.; OLIVEIRA, P. C.; TORRES, G. L. Improving the Teaching Effectiveness: Getting the Teachers Prepared for a New Paradigm on Technological Education. Aceito para o ICEE 99, Ostrava-Praga, República Tcheca, de Agosto, [3] BRASSARD, M.. Qualidade: Ferramentas para Melhoria Contínua. Qualitymark Editora, [4] Sena, G. J.; Silva, R. A. C.; Winter, O. C.; Mitsuyassu, F. T.; Moura, E. L. C.; Barbosa, M. A. F. Hypermedia-based Tools: Development and Usage to Support Teaching Activities. Artigo submetido para o ICECE: Int l Conf. on Engineering and Computer Education, Rio de Janeiro-RJ, de Agosto, [5] TATIZANA, C. Visual Class 4.1. São Paulo: Editora Érica Ltda, [6] MÉNDEZ, N. B.; BLANCO, J. C. La Enseñanza de los Circuitos Lógicos através de Libros Electrónicos con el Uso de Tecnología Multimedia. Ensaios e ciência/universidade para o Desenvolvimento do Estado e da Região do Pantanal, v. 2, n. 3 (dez 1998), Campo Grande MS, pp

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