Ferramentas tecnológicas no ensino de física experimental: a implementação do Arduino em Unidades de Ensino Potencialmente Significativas (UEPS)

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Main Author: Oliveira, Gastão Soares Ximenes de
Publication Date: 2024
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
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Summary: Acompanha produção técnica: Ferramentas de tecnologia digital: o Arduino para o ensino de física experimental
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spelling Ferramentas tecnológicas no ensino de física experimental: a implementação do Arduino em Unidades de Ensino Potencialmente Significativas (UEPS)Technological tools in the teaching of experimental physics: the implementation of Arduino in Potentially Meaningful Teaching Units (PMTU)Física - Estudo e ensinoArduino (Controlador programável)Aprendizagem experimentalEnsino superiorEnsino auxiliado por computadorPhysics - Study and teachingArduino (Programmable controller)Experiential learningEducation, HigherComputer-assisted instructionCNPQ::CIENCIAS HUMANASEngenharia/Tecnologia/GestãoAcompanha produção técnica: Ferramentas de tecnologia digital: o Arduino para o ensino de física experimentalThe discipline of physics, despite its complexity and inherent challenges, is an area of study that can be more attractive. The theory of meaningful learning, proposed by David Ausubel, highlights the importance of the connection between the student's prior knowledge and the new knowledge that will be acquired. This theory forms the basis for the practical approach adopted in this research. The research is of a descriptive qualitative nature, which means it prioritizes focusing on the understanding and interpretation of students' experiences and perceptions in using the Potentially Significant Teaching Unit. The objective of this research is to investigate a PSUT on the concepts of modern physics of energy quantization (Planck's Constant) combined with the use of the Arduino microcontroller as a more accessible, tangible, and contextualized instrument for students in higher education. The participants in the research were students from the electrical engineering undergraduate course at the Federal Technological University of Paraná, Ponta Grossa campus. Initially, a survey of the students' prior knowledge was conducted through a semi-structured questionnaire. Then, the PSUT was worked on, which guided all the experimentation, helping in the mediation and understanding of the concepts involved. After the application of the PSUT, a second semi-structured questionnaire was applied, which, along with the first, guided the analysis of the results. Therefore, this study had four stages: the verification of students' prior knowledge; validation analysis of the PSUT by physics teaching specialists; analysis of the responses given by students about the idea of subsumers; and analysis of the questionnaires after the implementation of the PSUT in the classroom. To validate the proposed didactic sequence - PSUT, evaluation questionnaires were applied to a group of 9 specialist teachers. These teachers evaluated the PSUT model through 12 questions, with the majority With the majority of responses indicating excellent ratings, which reinforces the reliability and robustness of the model even before its practical application. During the implementation of the UEPS, it was identified that, although most respondents had some prior understanding of the concepts, they still faced difficulties in using technological tools, such as Arduino, for real-time data collection in the context of physics teaching. However, after the practical application of the UEPS, an advancement in the understanding of the concepts and in handling the Arduino was observed. The results indicate that this process not only enriched the classes, making the content more attractive and relevant for the students, but also demonstrated the effectiveness of applying Ausubel's theory of meaningful learning. Therefore, the research concludes that the proposed UEPS was able to promote a deeper and more contextualized learning of Physics, which is fundamental for the academic formation of higher education students.A disciplina de física, apesar de sua complexidade e desafios inerentes, é uma área de estudo que pode ser mais atrativa. A teoria de aprendizagem significativa, proposta por David Ausubel, destaca a importância da conexão entre o conhecimento prévio do aluno e os novos conhecimentos que serão adquiridos. Esta teoria constitui a base para a abordagem prática adotada nesta pesquisa. A pesquisa é de natureza qualitativa descritiva, o que significa privilegia ao que se concentrará na compreensão e interpretação das experiências e percepções dos alunos na utilização da Unidade de Ensino Potencialmente Significativa. O objetivo desta pesquisa é investigar uma UEPS sobre os conceitos da física moderna de quantização de energia (Constante de Planck) aliada ao uso do microcontrolador Arduino como instrumento mais acessível, tangível e contextualizado para os estudantes no ensino superior. Os participantes da pesquisa foram os estudantes do curso de graduação em engenharia elétrica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, campus de Ponta Grossa. Inicialmente foi realizado um levantamento dos conhecimentos prévios dos estudantes por meio de um questionário semiestruturado. Em seguida foi trabalhada a UEPS, a qual norteou toda a experimentação ajudando na mediação e entendimento dos conceitos envolvidos. Após a aplicação da UEPS foi aplicado um segundo questionário semiestruturado, o qual, juntamente com o primeiro, orientou a análise dos resultados. Portanto, este estudo teve quatro etapas: a verificação dos conhecimentos prévios dos alunos; análise de validação de UEPS por os especialistas do ensino de física; análise das respostas dadas pelos estudantes sobre ideia de subsunçores e análise dos questionários após implementação da UEPS na sala de aula. Para validar as sequências didáticas propostas – UEPS, foram aplicados questionários de avaliação a um grupo de 9 professores especialistas. Estes professores avaliaram o modelo de UEPS por meio de 12 questões, com a maioria das respostas indicando classificações de excelente, o que reforça a confiabilidade e a robustez do modelo antes mesmo de sua aplicação prática. Já, durante a implementação da UEPS, foi identificado que, embora a maioria dos pesquisados possuíssem algum entendimento prévio sobre os conceitos, eles ainda enfrentavam dificuldades em utilizar ferramentas tecnológicas, como o Arduino uno, para a coleta de dados em tempo real no contexto do ensino de física. No entanto, após a aplicação prática das UEPS, foi observado um avanço na compreensão dos conceitos e no manuseio do Arduino uno. Os resultados indicam que esse processo não apenas enriqueceu as aulas tornando o conteúdo mais atrativo e relevante para os estudantes, mas também demonstrou a eficácia da aplicação da teoria da aprendizagem significativa de Ausubel. Portanto, a pesquisa conclui que a UEPS proposta foi capaz de promover uma aprendizagem mais profunda e contextualizada da Física, que é fundamental para a formação acadêmica dos estudantes de nível superior.Universidade Tecnológica Federal do ParanáPonta GrossaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Ensino de Ciência e TecnologiaUTFPRMatos, Eloiza Aparecida Silva Avila dehttps://orcid.org/0000-0002-2857-4159http://lattes.cnpq.br/0394414374162107Szmoski, Romeu Miqueiashttps://orcid.org/0000-0002-0968-7158http://lattes.cnpq.br/5919669935159197Andrade, André Vitor Chaves dehttps://orcid.org/0000-0002-3434-0172http://lattes.cnpq.br/1770545522746726Ishikawa, Eliana Cláudia Mayumihttps://orcid.org/0000-0002-3146-4209http://lattes.cnpq.br/4546624407226006Matos, Eloiza Aparecida Silva Avila dehttps://orcid.org/0000-0002-2857-4159http://lattes.cnpq.br/0394414374162107Szmoski, Romeu Miqueiashttps://orcid.org/0000-0002-0968-7158http://lattes.cnpq.br/5919669935159197Oliveira, Gastão Soares Ximenes de2025-02-17T14:16:59Z2025-02-17T14:16:59Z2024-12-06info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfOLIVEIRA, Gastão Soares Ximenes de. Ferramentas tecnológicas no ensino de física experimental: a implementação do Arduino em Unidades de Ensino Potencialmente Significativas (UEPS). 2024. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciência e Tecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2024.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35983porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2025-02-18T06:10:19Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/35983Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2025-02-18T06:10:19Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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