Um Trabalho de Iniciação Científica para Alunos do Ensino Médio Utilizando o Sistema Operacional Linux e a Linguagem C Artur Batista Vilar a [artur_vilar@yahoo.com.br] Amanda Ribeiro Correia b [correia.amanda@gmail.com] Bruno Ferreira Rodrigues Lima c [b.l@g lobo.com] Vitor Barreto Braga Melo d [barretolinux@yahoo.com.br] a Universidade do Estado do Rio de Janeiro b Universidade do Estado do Rio de Janeiro c Luarte A Casa do Curumim d Luarte A Casa do Curumim RESUMO Este trabalho apresenta um projeto de iniciação científica realizado com alunos do Ensino Médio da Escola Luarte A Casa do Curumim, localizada na cidade do Rio de Janeiro. Esta forma de introdução à realização de projetos em Ciências, tem como objetivo principal fazer com que os alunos adquiram conhecimentos em determinadas áreas, que neste caso são Física e Informática, além de fazer com que o professor vivencie as vantagens e dificuldades do processo de planejamento, estudo e execução de projetos de pesquisa no cenário escolar do Ensino Médio. Os estudantes puderam conhecer um sistema operacional diferente do que eles estavam habituados a utilizar. A implantação do Linux trouxe resultados não só para os alunos especificamente, mas para toda a escola; já que a direção resolveu fazer a troca gradativa do atual sistema utilizado (Windows) para o outro já citado. Após a introdução ao novo objeto de estudo, foram feitas diversas instalações de distribuições Linux diferentes, a fim de que houvesse um contato maior com diferentes nuances deste sistema operacional e que os participantes pudessem escolher o que lhes fosse mais agradável de trabalhar. Estando o desenvolvimento deste trabalho bem encaminhado, a segunda etapa O estudo da linguagem de programação em C começou a progredir. Os alunos obtiveram conhecimento dos comandos básicos e da lógica de programação. A partir disso, começaram a desenvolver softwares que os ajudaram no estudo de Física. Grande parte destes programas criados foi voltada para a área de termologia e termodinâmica, já que este era o conteúdo que estava sendo abordado na época da elaboração destes softwares. Foi
desenvolvido, ainda, um software que determinava o módulo da aceleração da gravidade através de dados experimentais. O referido projeto continua em desenvolvimento para aprimorar e aumentar os conhecimentos já adquiridos nesta área e para que se alcance um dos objetivos propostos no decorrer do trabalho, devido à motivação dos participantes; que é a criação de uma distribuição chamada Linux Kairé, com enfoque nas fer ramentas de cunho educacional. Estudo e Domínio do Sistema Operacional Linux Introdução No início da década de 90, o Sistema Operacional Linux era tratado como a grande promessa de evolução da informática mundial. Com o passar dos anos tal sistema foi se tornando uma possibilidade cada vez mais acessível. Atualmente, já no século XXI, o Linux é uma realidade. Superou o monopólio da Microsoft apresentando-se como um sistema muito mais potente, leve e inteligente que o Windows. O Brasil passou a ter uma importante missão na divulgação do Linux no mundo, tornando-se a nação que mais contribui com a evolução desta plataforma. Sua implementação nas grandes empresas particulares vem crescendo abruptamente e nos órgãos públicos tornou-se exigência legal: desde 2005 nenhuma instituição pública pode adquirir um microcomputador com Sistema Windows; pode m ser utilizados apenas sistemas gratuitos como o Linux ou o Solaris, por exemplo. Uma licença de utilização do Windows custa cerca de R$ 800,00. O custo de utilização do Linux é nulo. Atualmente dispõe-se de apenas uma distribuição do Windows em uso: o Windows XP (de fato há mais quatro ou cinco possíveis distribuições, porém comercialmente apenas uma). Em contraponto, há centenas de distribuições Linux possíveis; cada uma com uma característica própria. Sendo dirigidas para as mais diferentes configurações de hardware. Este projeto visa inserir os estudantes, que participam deste campo de pesquisa, trazendo-lhes um maior contato com a investigação científica. Contudo não tem o objetivo direto de formação técnica. Outras conseqüências foram os progressos pessoais dos membros do projeto, o progresso institucional, a construção do conhecimento trazendo maior eficiência e resultados positivos no processo de ensino-aprendizagem.
Objetivos Estudar o sistema operacional Linux para que possa ser desenvolvida uma relação entre o estudo e ensino da Física e a utilização de softwares educativos livres Implementar a prática pedagógica da iniciação científica na instituição escolar supracitada Desenvolver softwares que possam ser utilizados no ensino e aprendizagem de Física Plano de Atividades Instalação de distribuições experimentais para testes Estudo do Sistema operacional Linux: Origem Vantagens e desvantagens Instalação de diversas distribuições Escolha das distribuições utilizadas no projeto Estudo e utilização dos aplicativos em Linux Estudo e utilização de comandos no prompt do terminal Configuração e solução de problemas na distribuição escolhida Instalação e desenvolvimento de pacotes Interfaces do Linux: KDE, Gnome e XFCE Configuração e utilização do Wine Ferramentas de configuração e suporte a hardware Linux em PC's antigos Programação básica: linguagens C e C++
Desenvolvimento de programas que possam ser utilizados no estudo de Física Realização de palestras de divulgação do projeto Participação do projeto na II Feira de Ciências da instituição escolar Início dos estudos de um futuro projeto de desenvolvimento de uma minidistribuição de cunho educativo denominada Linux Kairé Desenvolvimento do Projeto - Aprendizagem do Linux A apresentação do Sistema Operacional Linux se deu através da instalação e estudo das principais, e mais comumente utilizadas, distribuições. A primeira delas foi o Slackware, seguida por Ubuntu, Edubuntu, Kubuntu e Opensuse. Durante as instalações, os estudantes puderam escolher os pacotes a serem configurados e instalados, para posteriormente serem utilizados. Conforme as instalações foram sendo executadas, os alunos puderam observar e comparar as diferenças entre os tipos de distribuição: Slackware, Debian e Red Hat. Com a escolha da distribuição Linux a ser implantada, começou o estudo da utilização do próprio sistema operacional. Primeiramente, foram abordados alguns dos comandos considerados básicos, que possibilitam a execução de tarefas simples como criar e remover diretórios e instalar softwares, através do terminal. Em seguida, discutiu-se a interface gráfica; o que havia de diferente e semelhante ao Windows, como utilizar os drives de cd-rom e disquete, a configuração de componentes como som e modem e a utilização dos pacotes selecionados durante a instalação da distribuição escolhida. - Aprendizagem da Linguagem de Programação C A arte de programar é instruir ao computador tudo o que se quer que ele faça. Para isso são utilizados alguns meios chamados de linguagens de programação. Na informática, existem diversos tipos de linguagem de programação. Como exemplos, podem ser
mencionadas Pascal, Fortran, C, C++, entre outras. Para este projeto foi utilizada a linguagem C, a mais difundida atualmente no meio científico. O ato de programar se dá em várias etapas. Primeiro, elabora-se o programa, ou seja, visualiza-se como ele deve funcionar e qual tarefa deve executar. Depois essa idéia é digitada numa seqüência de comandos que formam o código fonte. Em seguida, utiliza-se um compilador para verificar se existe algum erro neste código. E por fim, uma vez que não foi encontrado nenhum problema, executa-se o programa. O compilador é uma parte do software responsável pela programação que verifica, linha por linha, se o código fonte está corretamente digitado e/ou se a lógica de programação tem coerência com o que se quer executar. Com estes conhecimentos adquiridos, os estudantes começaram a elaborar e desenvolver programas que, posteriormente, foram sendo utilizados para facilitar os estudos. As primeiras construções serão mencionadas ao longo deste trabalho. A primeira construção foi uma calculadora. Este software simples realiza as quatro operações matemáticas básicas, além de calcular raiz quadrada e potenciação. O segundo programa criado foi a conversão de escalas termométricas. O código foi desenvolvido de tal forma que o estudante pudesse converter uma temperatura em Celsius, Fahrenheit ou Kelvin. Facilitando a resolução dos problemas relacionados à termometria. O último programa a ser citado, mas não o último desenvolvido, foi o de determinação da aceleração da gravidade. Neste software, o aluno pode obter o valor desta aceleração, através de me dições feitas em um experimento de pêndulo simples. Os alunos do último ano do Ensino Fundamental participaram do projeto nesta etapa realizando as medições para a determinação da aceleração da gravidade e utilizando também o software desenvolvido pelos dois alunos de iniciação científica do Ensino Médio. O programa solicitava 15 conjuntos de dados do comprimento do fio (L) que compunha o pêndulo e o valor medido para o período de oscilação (T). O software utilizava a seguinte relação para a determinação da aceleração da gravidade (g): 2 4 π g = T Os alunos do Ensino Médio e Fundamental puderam ter contato com a experimentação e com outras possibilidades de utilização que a informática lhes oferece. 2 L
Com a aquisição de novos conhecimentos nesta área, outros programas educativos serão desenvolvidos, de acordo com a necessidade dos participantes deste projeto. Os softwares já criados poderão ser aperfeiçoados, utilizando, quem sabe, uma linguagem de programação orientada a objeto a fim de melhorar a visualização dos resultados obtidos neste programas. - Objetivos futuros: Para dar continuidade a este projeto, um aprofundamento nos estudos do sistema operacional Linux e na linguagem de programação C se faz necessário. Novos comandos, novas distribuições e novos programas serão mais bem trabalhados. O modo texto, tanto do Linux quanto da linguagem C, continuará sendo o principal meio de trabalho. Com isso, os alunos estarão aptos a resolver problemas em qualquer distribuição Linux, usando o terminal. E serão capazes, também, de trabalhar em qualquer tipo de linguagem de programação que utilize este modo, obviamente fazendo as adaptações necessárias que cada linguagem necessita. Um outro passo importante a ser dado futuramente é a união destes conhecimentos em função da criação de uma distribuição educativa chamada Linux Kairé. Esta nova distribuição, baseada no Knoppix uma variante do Debian incluirá softwares desenvolvidos no projeto, principalmente de Física e Matemática. Isto trará um maior aperfeiçoamento dos estudantes envolvidos no projeto; eles serão capazes de criar novas distribuições e com isso ter um maior domínio deste sistema operacional. Referências [1] MORIMOTO, Carlos, Entendendo e dominando o Linux. 7ª edição. Guido Hardware Press, 2004. [2] Hicks, Alan, Slackware Linux Essentials. 2ª edição, Canadá, 2005. [3] KERNIGHAN, Brian W. e RITCH, Dennis M., C: A Linguagem de Programação, Rio de Janeiro, Campus, 1986. [4] PLAUGER, P.J. e BRODIE J. Standart C: guia de referência básica, São Paulo, Mcgraw-Hill, 1991. 306p.