Apresentação

As atuais mudanças em curso no quadro educativo encontram terreno fértil nos novos documento curriculares (DL 54/2018, e DL 55/2018, de 6 de julho e as estratégias para a cidadania e desenvolvimento, inclusão, e gestão dos Domínios de Autonomia Curricular no âmbito da Autonomia e Flexibilidade Curricular), reforçando e estabelecendo o desenvolvimento de um Currículo para o Século XXI. A componente experimental dos programas das áreas da matemática, das ciências, engenharias e tecnologias relevam a necessidade de fomentar o desenvolvimento de competências que permitam a aplicação das novas tecnologias relacionadas com a execução de projetos individuais ou em grupo que podem ser realizados nas escolas e que requerem alguns conhecimentos específicos do seu dia-a-dia. A Internet of Things (IoT) é uma tecnologia que tem por objetivo fornecer serviços inteligentes aos utilizadores conectando dispositivos entre si através da Internet e permitindo que estes troquem informação, formando uma rede ativa de sensores. O Arduino é uma plataforma de prototipagem, criada em 2005, com o objetivo de permitir o desenvolvimento de controlo de sistemas interativos de baixo custo acessível a todos. Nesta ação, a utilização das tecnologias no ensino/aprendizagem implicará a criação de atividades pedagógico-didáticas de conexão entre saberes de diversas disciplinas, permitindo ao aluno a resolução de problemas específicos do seu dia-a-dia e num ganho de motivação para a aprendizagem. Esta ação pretende dotar o público-alvo de ferramentas que lhes permitam a utilização de hardware e software, com base na tecnologia Arduino para poderem adotar, de forma transversal, um ensino mais diversificado e tecnologicamente mais evoluído.

Destinatários

Professores do 3º Ciclo; Professores do Ensino Secundário;

Releva

Para os efeitos previstos no n.º 1 do artigo 8.º, do Regime Jurídico da Formação Contínua de Professores, a presente ação releva para efeitos de progressão em carreira de Professores do 3º Ciclo; Professores do Ensino Secundário;. Mais se certifica que, para os efeitos previstos no artigo 9.º, do Regime Jurídico da Formação Contínua de Professores (dimensão científica e pedagógica), a presente ação releva para efeitos de progressão em carreira de Professores do 3º Ciclo; Professores do Ensino Secundário;.

Objetivos

Esta ação pretende que cada formando possa aprofundar conhecimentos da área da eletrónica estabelecendo uma ligação com a informática. Em suma, pretende-se: • Debater no plano teórico aspetos relacionados com IoT; • Fomentar a troca de experiências, de conhecimentos e ideias; • Elaborar alguns materiais e atividades transdisciplinares preparadas para desenvolver em ambiente da sala de aula; • Capacitar os formandos com conhecimentos: i) de análise de circuitos eletrónicos básicos; ii) de análise do funcionamento de sensores; iii) essenciais de funcionamento de microcontroladores Arduino e iv) essenciais de interligação de sensores e a Web; • Envolver os participantes na definição de procedimentos de ação e na produção de materiais de intervenção adequados aos seus diferentes contextos de trabalho; • Aplicar, nos contextos pedagógico-didáticos, os materiais e exercícios produzidos; • Refletir sobre as práticas educativas desenvolvidas e os resultados obtidos.

Conteúdos

A componente presencial estrutura-se em 3 momentos: 1.º Momento: (5h) A ação será enquadrada por um ciclo de sessões de introdução aos circuitos e às leis elementares de análise à programação em Arduino. Serão exploradas estratégias que permitam a utilização das tecnologias relacionadas com projetos individuais ou em grupo que podem ser realizados na sala de aula e que requerem conhecimentos específicos de programação e de hardware. A metodologia a adotar terá em conta as experiências intrínsecas e conhecimentos dos formandos, atendendo a que os mesmos são portadores de um repertório experiencial extremamente valioso que importa convocar e valorizar em contexto de formação. 2.º Momento: (4h) Os formandos serão convidados a potenciar as condições de aplicação da tecnologia, de forma a suportar a pedagogia e a aprendizagem em ferramentas especificamente orientadas para uma realidade mais operacional e focada no ambiente real, com base na tecnologia Arduino. Estudar-se-ão boas práticas, utilizar-se-ão as ferramentas técnicas adequadas, produzir-se-ão materiais de planeamento e gestão curricular traduzidos em projetos pedagógico-didáticos de intervenção. 3.º Momento: (6h) Num terceiro momento, concomitante e conclusivo dos anteriores, far-se-á um trabalho de aplicação, experimentação e avaliação das ferramentas/materiais produzidos que permitirá aos participantes adquirirem conhecimentos dos sistemas de monitorização automática de dados na prática didática experimental. Abrir-se-ão espaços de debate e trocas de experiências que são muito importantes para a aprendizagem conjunta, sendo os formandos convidados a partilhar as suas reflexões, perspetivas e propostas de intervenção. As 15h de duração da ação serão assim distribuídas: Módulo I - Introdução aos circuitos e às leis elementares de análise. (3h) - Noções de resistividade, sinais analógicos e digital, corrente AC e DC. Lei de Ohm, Lei das correntes e Lei das tensões de Kirchoff. - Princípios básicos de magnetismo. - Introdução ao funcionamento do motor DC e do motor passo a passo. Controlo PWM. - Análise do funcionamento de alguns sensores típicos, transformadores, comutadores magnéticos. - Análise do funcionamento de instrumentos de medidas. Utilização de amperímetros e voltímetro. Análise do Osciloscópio: estudo dos controlos do canal vertical e horizontal, funções avançadas de medida, modo X-Y, etc. Módulo II - Programação em Arduino. (3h) - Introdução às livrarias e instruções típicas para leitura de dados de sensores Digitais e Analógicos. - Introdução aos conversores DAC e conversores ADC. Consulta de dados de sensores através de Serial Monitor. - Utilização de aplicação terminal para comunicação (ex: putty, scp, hyperterminal). Utilização de componentes de eletrónica básicos. - LEDs, sensores de temperatura, iluminação, botões de pressão, etc. - Aplicação de relés para controlo de motores. Aplicações práticas para a integração de sensores e Arduinos. Módulo III - Introdução a um microcontrolador arduino compatível (nodemcu, wemos ou equivalente). (3h) - Preparação de ambiente WEB básico. - Utilização de plataformas online de registo de dados: Introdução e configuração básica d IoT: OpenEnergyMonitor, thingsboard e thingspeak. - Configurações típicas: exemplos. Módulo IV - Projeto aglutinador: Aquisição, envio e tratamento de dados de sensores para configuração de dashboard em plataforma online. (3h) Módulo V - 3 h - Apresentação de trabalhos e avaliação da ação.

Metodologias

A interligação e alternância entre conceitos teóricos e aplicações práticas seguirá um carácter teórico-prático onde o formador apresenta e explica detalhadamente os conteúdos programáticos para a compreensão das matérias, centrando-os na resolução de problemas de natureza prática com vista à consolidação e aprofundamento das competências. A metodologia assenta na construção de propostas intradisciplinares e na sua aplicação em contexto. O trabalho em sala visará a produção de propostas e análise crítica das mesmas. Após a testagem em contexto, serão devolvidas à sala de formação as análises para reflexão e reformulação. Criação de ambientes de aprendizagem colaborativa e intradisciplinar. Construção de um portefólio individual de formando que será um instrumento dinâmico e promotor da transformação de práticas. Trabalho prático em colaboração com o contexto real de trabalho dos formandos. Reflexão crítica sobre os documentos apresentados.

Avaliação

A avaliação dos formandos decorre em conformidade com o Regime Jurídico da Formação Contínua, o nº 2 do Artigo 46º do ECD, aprovado pelo Decreto-Lei nº 15/2007, de 19 de Janeiro e a Carta Circular CCPFC – 3 – 2007 – Setembro. A avaliação dos formandos resultará da incidência nos Critérios/Parâmetros: - Participação/Contributos: Participação nas sessões (dinâmica da participação e qualidade das intervenções). (10%) - Competências desenvolvidas (observação de práticas e portefólio de atividade) e partilhas sobre o trabalho autónomo desenvolvido. (20%) - Trabalho final (em equipa): - Aplicação de ferramentas com base na utilização, em contexto, de hardware e software, da tecnologia Arduino (plano de intervenção, avaliação de práticas e materiais de apoio). Qualidade dos materiais produzidos. (50%) - Produção de uma reflexão final, individual. (20%) A avaliação final, que terá em conta os referidos parâmetros/critérios de classificação, será traduzida numa classificação expressa na escala de 1 a 10 valores: insuficiente (1 a 4,9 valores), regular (5 a 6,4 valores), bom (6,5 a 7,9 valores), muito bom (8 a 8,9 valores) e excelente (9 a 10 valores).

Bibliografia

Getting Started with Arduino and Genuino products, acedido online em https://www.arduino.cc/en/Guide/HomePage Nilsson, James W; Susan A. Riedl (2000). Electric Circuits, Prentice-Hall. Campilho, Aurélio (2000). Instrumentação Electrónica. Métodos e Técnicas de Medição. FEUP Edições, 1-ª Edição. Rocha, António Adrego (2006). Introdução à Programação usando C, FCA-Informática W. Evans, Brian. Arduino Notebook: A Beginner’s Reference. USA. (2007). Disponível em https://arduinobot.pbworks.com/f/Manual+Programacion+Arduino.pdf

Anexo(s)

Observações

PASTA - Nº 23-2021 Separador 6 Os formadores integram o corpo docente do instituto Superior de Engenharia da Universidade do Algarve. Estes docentes, doutorados nas matérias desenvolvidas na ação, nomeadamente em áreas transversais à eletrotecnia e à informática, com elevada experiência na formação em diversas unidades curriculares afins às temáticas deste curso. Lecionam no referido Instituto cadeiras de Eletricidade e Eletrónica no curso de Licenciatura e Mestrado em Eng.ª Elétrica e Eletrónica e em 3 cursos Técnicos Superiores Profissionais em áreas afins da informática e eletrotecnia nos quais é habitual integrar estes tópicos no desenvolvimento de atividades de interligação entre sensores e dispositivos eletrónicos.

Formador

Jorge Semião

Cristiano Cabrita

Roberto Lam

Cronograma