Proposta para uma abordagem de Ambiente Remoto para estudo de superposição de cores

Assunto: Arduino,Weblab-Deusto,Laboratorio remoto,Ensino de Fisica,Ambiente Remoto de Aprendizagem,Remote lab,Teaching of Physics,Remote Learning Environment

Resumo: Esta dissertação visa apresentar o projeto Espectrofotometria Remota Automatizada, um experimento executado remotamente, dentro da estrutura e contexto do uso de um Laboratório Remoto com aplicações variadas, isto é, um laboratório de sensoriamento remoto que se desenvolve na PUC/SP, denominado Webduino, o WebLab da PUC-SP. Este experimento apresenta características interdisciplinares, no sentido de mesclar conteúdos de Física com áreas da Biologia, Artes e Fotografia, dado o estudo de temas como síntese colorimétrica, padrões de cores, deficiências cromáticas, além de tópicos de Física, referentes ao desenvolvimento do experimento apresentado, como a difração, interferência construtiva, entre outros, todos eles apresentados de forma que seja compreensível ao público-alvo, ou seja, alunos do ensino médio e também o público leigo. No caso, o experimento em questão, se define no estudo da síntese cromática, com base na espectrometria, seja a parte teórica e funcionamento, seja na obtenção de resultados das diferentes intensidades de irradiância para as diferentes cores, difratadas pela rede de difração, e que formam a cor original, vinda da lâmpada de LED. Para tanto, este estudo, e a implementação do experimento, foram realizados com uma abordagem de construção de protótipo, com base na ideia da metodologia de desenvolvimento, ressaltada por Van den Ayken, visando uma implementação posterior e verificação, com testes de funcionalidade e adequação a possíveis necessidades de usuários, para utilização em projeto futuro do Laboratório Remoto e verificação de possíveis melhorias frente ao público-alvo pretendido. Além disso, pretendemos que a metodologia por trás do ambiente em que o laboratório remoto se encontra, futuramente se caracterize por uma metodologia de aprendizagem baseada em investigação (DIKKE et al, 2015), (DE JONG et al, 2013), (ZACHARIAS et al, 2015), com os conteúdos do ambiente remoto se orientando para uma ideia que guie o usuário para a compreensão do tema, via método científico (conceitualização, teoria, hipótese, experimento, conclusão), para o projeto futuro de doutorado. Sendo assim, inicialmente foram realizadas pesquisas de levantamento do estado da arte e do levantamento da fundamentação teórica do tema proposto, e conforme as necessidades atuais, procedeu-se à montagem do protótipo do experimento, bem como a adaptação da estrutura de arquitetura de rede criada para a adequação do laboratório com acesso remoto, dentro de um ambiente que seja condizente com as necessidades do experimento, visando exploração dos tópicos relacionados ao estudo das cores, principalmente no que se refere à síntese cromática, para este experimento, bem como à possíveis necessidade pedagógicas dos profissionais da área, esta última para projeto futuro. 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, no Ensino Médio. 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 esteja inserida no ambiente remoto do experimento, conforme parâmetros que possibilitem ao usuário a aprendizagem dos conceitos estudados e das experiências que ele venha a controlar e coletar os dados para posterior análise. Para tanto, foi reelaborado e readaptado, além do experimento que especifica o laboratório remoto, o ambiente para contemplar as necessidades para o ensino de Ciências, bem como para a aprendizagem dos conceitos físicos, da experiência que o usuário realiza,

Abstract: This dissertation aims to present the Remote Automated Spectrophotometry project, an experiment executed remotely, within the structure and context of the use of a Remote Laboratory with multipurpose applications, that is, a remote sensing laboratory that is developed in PUC / SP, called Webduino, the WebLab of PUC-SP. This experiment presents interdisciplinary characteristics, in the sense of mixing physics contents with areas of Biology, Arts and Photography, given the study of topics such as colorimetric synthesis, color patterns, physiological diseases associated with colors, as well as topics of Physics, referring to the development of the presented experiment, such as diffraction, constructive interference, among others, all presented in a way that is understandable to the target public, that is, high school students and also the common public. In this case, the experiment in question is defined in the study of the chromatic synthesis, based on the spectrometry, be the theoretical part and operation, or in obtaining results of the different intensities of irradiance for the different colors, diffracted by the diffraction grating, which form the original color, coming from LED lamp. To this purpose, this study, and the implementation of the experiment, were carried out with a prototype construction approach, based on the idea of the development methodology, emphasized by Van den Ayken, aiming at a later implementation and verification, with tests of functionality and adequacy to possible user needs, for use in the future project of the Remote Laboratory and verification of possible improvements to the intended target public. In addition, we intend that the methodology behind the environment in which the remote laboratory is located, in the future, will be characterized by a inquiry based learning (IBL) methodology (DIKKE et al, 2015), (DE JONG et al, 2013), (ZACHARIAS et al., 2015), with the contents of the remote environment being oriented towards an idea that guides the user to the understanding of the subject, through scientific method (conceptualization, theory, hypothesis, experiment, conclusion), for the future PhD project . Thus, initially research was carried out to survey the state of art and to survey the theoretical basis of the proposed theme, and according to current needs, the prototype of the experiment was assembled, as well as the adaptation of the network architecture structure created in the past years, to the suitability of the laboratory with remote access, within an environment that is compatible with the intentions of the experiment, aiming at exploring the topics related to the study of colors, especially regarding chromatic synthesis, for this experiment, as well as the possible requirements of professionals in the area, for future projects. Also, in the environment elaborated, the remote laboratory intends to develop didactic resources that allow to use the Arduino board applied to Science Teaching, particularly, in Physics Teaching, in High School. The development platform selected to manage the experiments is WebLab-Deusto, for its intelligibility, functionality and security. Due to the structural issues of a Remote Laboratory, and as pointed out in the researched literature (LIMA et al., 2013), (SILVA, 2007), (NETO, 2012), it is also necessary that the development and the access platform is inserted in the Remote environment of the experiment, affording to parameters that allow the user to learn the concepts studied and the experiences that he will control and collect the data for later analysis. In order to do so, it was re-elaborated and readapted, besides the experiment that specifies the remote laboratory, the environment to contemplate the requirements for the teaching of Sciences, as well as for the learning of the physical concepts of the experience that the user performs

Referência: Dissertação (Mestrado em Tecnologia da Inteligência e Design Digital) - Programa de Estudos Pós-Graduados em Tecnologia da Inteligência e Design Digital, Pontifícia Universidade Católica de São Paulo, São Paulo, 2016-12-01

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