Aprendizagem Baseada em Projetos (ABP) - Exemplos

Imagem: Freepik

 O presente texto tem como objetivo apresentar de forma resumida algumas possibilidades para trabalhar com projetos na sala de aula ou em outros contextos educativos. A abordagem de projetos permite um trabalho interdisciplinar e/ou transdisciplinar. Tem como pano de fundo aumentar o engajamento dos estudantes e desenvolver habilidades do século XXI como colaboração, pensamento crítico, criatividade e a capacidade de resolver problemas. Também permite promover a formação integral e a autonomia dos indivíduos. Os estudantes são provocados a resolverem problemas reais e contextualizados. Para isso o professor pode identificar uma situação de investigação que emerge do grupo de estudantes ou propor outras situações, sempre garantindo a relevância do tema para os mesmos.Para propor a situação é possível identificar e contextualizar um problema usando jornais, revistas, internet, etc. ou ainda criar uma situação fictícia. Sugere-se que ela seja materializada em um enunciado inteligível que permita ao estudante identificar/formular o problema com clareza. O próprio fato de compreender o contexto e o problema a ser resolvido já é uma atividade muito rica de ensino/aprendizado.

Os conteúdos escolares servem como a fonte de conhecimento para resolver o problema/situação e não como o fim do processo educacional. Quanto maior a liberdade e autonomia do estudante, maiores são as chances de ele se apropriar dos conteúdos e conhecimentos associados à situação bem como de desenvolver habilidades e competências.

A avaliação e orientação por parte do professor precisa se dar ao longo do desenvolvimento do projeto, buscando auxiliar o estudante no desenvolvimento da solução. Características como engajamento, colaboração, pesquisa e aprofundamento em conteúdos (preferencialmente demandados pelo estudante e não pelo professor), autonomia e criatividade, podem ser associados a habilidades e competências e transformadas em critérios avaliativos. A apropriação dos conteúdos curriculares é um item a ser levado em conta, mas não pode se sobressair frente aos demais. Desenvolver a capacidade de pensamento e a autonomia tende a ser mais importante do que a apropriação de conteúdos curriculares, uma vez que essas duas competências são essenciais para que os estudantes possam construir soluções e tomem boas decisões para os desafios que encontram em suas vidas.

A seguir apresentamos alguns exemplos de projetos que podem ser desenvolvidos com os estudantes e que envolvem diversas áreas do conhecimento. Para abordá-los, o professor pode reservar parte do tempo destinado às aulas que já ministra bem como um projeto integrador com outras disciplinas/professores. Também é interessante que os alunos possam participar do planejamento do tempo didático para trabalhar no projeto, e negociem esse tempo com o professor. Reforçamos que as propostas a seguir são exemplos de projetos que poderiam serem desenvolvidos na escola. É muito importante estar atento a temas e questões colocadas pelos estudantes e associados ao contexto de vivência deles, sob pena de os projetos se mostrarem vazios de significado para eles.

* Âncora: é a materialização do problema que envolve o projeto em uma frase/parágrafo.

EXEMPLOS DE PROJETOS E POSSIBILIDADES DE OBJETIVOS

Projeto - Guerra Fria e Exploração Espacial

Objetivos

• Identificar características da guerra fria;
• Reconhecer a guerra fria em seu contexto histórico e sua correlação com causas e consequências à configuração política e econômica mundial;
• Apresentar características ideológicas associadas ao conflito;
• Investigar e testar características de veículo espaciais;
• Exercitar a leitura e interpretação textual;
• Estimular a criatividade, o pensamento crítico, a resolução de problemas e a colaboração.

Imagine que você vive em 1957, no meio de uma guerra tecnológica - conhecida como guerra fria - entre duas grandes potências políticas, econômicas e militares mundiais: União Soviética e Estados Unidos da América. Os Soviéticos recrutaram sua equipe para fazer parte de um projeto secreto de prototipagem de veículos espaciais. Sua tarefa é elaborar um protótipo físico e funcional, bem como um relatório indicando quais características dos veículos espaciais são importantes para que tenham um bom desempenho. É importante ainda justificar se você é contra ou a favor do uso de armas de destruição em massa contra os norte-americanos.

Não se esqueça de que você faz parte da União das Repúblicas Socialistas Soviéticas, você sabe o que isso significa? Tome muito cuidado com o que fala e com quem fala.

Projeto - Que Som é Esse?

Objetivos

• Explorar conceitos associados ao som (som, ruído, barulho, isolamento acústico, propagação e velocidade do som, onda mecânica, intensidade/volume sonoro, decibéis);
• Exercitar a leitura e interpretação textual;
• Estimular a criatividade, a resolução de problemas e a colaboração.

Âncora:

Tânia e Ricardo estão brincando com balões, cheios de ar, na sala de casa. Eles devem tomar muito cuidado, pois o irmão mais novo, que ainda é um bebê, dorme no quarto ao lado. Se o balão estourar poderá acordar seu irmão.

Em determinado momento Tânia fica entediada com a brincadeira e decide estourar o balão, mas tentando fazer o mínimo de barulho possível.

Qual estratégia você proporia para Tânia estourar o balão mas fazendo o mínimo de barulho possível? Não se esqueça de construir uma forma de apresentar sua proposta a Tânia e Ricardo.

Projeto - Mobilidade urbana/rural

Objetivos

• Explorar conceitos e leis científicos (força, massa, peso, ação e reação, design de estruturas, velocidade);
• Exercitar a leitura e interpretação textual;
• Estimular a criatividade, investigação, planejamento, resolução de problemas e a colaboração.

Âncora:

Próximo da casa de Nicélio e Novaes há um pequeno riacho com 3 metros de largura. A escola fica localizada no outro lado do riacho, mas todos os dias eles percorrem 5 km a pé para chegar até a escola. Se pudessem atravessar o riacho perto de sua casa, a distância se resumiria a 0,5 km reduzindo o tempo de sua caminhada.

Nicélio então pensou na possibilidade de construir uma ponte pertinho de sua casa para que, juntamente com Novaes, pudesse chegar mais rápido à escola. De que forma ele poderia fazer uma ponte segura para atravessarem a ponte? Quanto tempo eles poderiam economizar com esta solução? Você acredita que vale a pena construir esta ponte? Por quê? Pense e crie uma forma de apresentar seus conselhos a Nicélio.

Projeto - Plantas, doenças e agrotóxicos

Objetivos

• Reconhecer patologias em plantas;
• Identificar que insetos podem ser portadores de patologias em plantas;
• Verificar o desenvolvimento de patologias em plantas;
• Conhecer, produzir e testar formas de evitar patologias;
• Explorar conceitos químicos como solução, solubilidade, concentração, misturas;
• Exercitar a leitura e interpretação textual;
• Estimular a criatividade, o pensamento crítico e a colaboração.

Âncora:

Othon resolveu plantar alguns temperos em sua casa. Um dos temperos de sua horta é o manjericão, excelente ingrediente para produzir pizzas deliciosas. Entretanto Othon desconfia que seus pés de manjericão estão com algum tipo de doença, porque aparecem manchas nas folhas como mostrado na imagem abaixo.

Como você poderia ajudar Othon a resolver o problema de sua plantação, e quem sabe saborear uma de suas deliciosas pizzas?

Se você possui outras sugestões ou experiências descreva-as nos comentários.;) 

Referências (para saber mais)

BENDER, W. N. Aprendizagem Baseada em Projetos: Educação diferenciada para o século XXI. Porto Alegre: Penso, 2014 .

SCHNEIDER, B.; BUMBACHER, E.; BLIKSTEIN, P. (2015). Discovery versus direct instruction: Learning outcomes of two pedagogical models using tangible interfaces. Proceedings of the Computer Supported Collaborative Learning (CSCL) Conference. 1. 364-371. Disponível em < https://pdfs.semanticscholar.org/4cbf/fc81c09db784ba81a394efc8fe26aa9b3ac7.pdf >. Acesso em 10 de abril de 2018.

FURMAN, M. O Ensino de Ciências no Ensino Fundamental: Colocando as Pedras Fundacionais do Pensamento Científico. São Paulo: Sangari Brasil, 2009. Disponível em < http://www.famesc.edu.br/biblioteca/biblioteca/ebooks/O%20ensino%20de%20Ci%C3%AAncias%20NO%20ENSINO%20FUNDAMENTAL.pdf >. Acessado em 10 de maio de 2018.

HALVERSON, E. R.; SHERIDAN K. M. The Maker Movement in Education. Harvard Educational Review Vol. 84 No. 4 Winter 2014. Disponível em < http://hepg.org/her-home/issues/harvard-educational-review-volume-84-number-4/herarticle/the-maker-movement-in-education >. Acesso em 10 de maio de 2018.

MANNRICH, J. P. Você ensina ciências por completo ou só pela metade? Baú de Ciências, 2016. Disponível em < http://www.baudeciencias.com.br/blog/artigo/voce-ensina-ciencias-por-completo-ou-pela-metade.html >. Acesso em 10 de maio de 2018.

PIETROCOLA, M. As ilhas de racionalidade e o saber significativo: o ensino de ciências através de projetos. Ensaio – Pesquisa em educação em ciências, v.2, n.1, 2000. Disponível em < http://www.scielo.br/pdf/epec/v2n1/1983-2117-epec-2-01-00088.pdf >. Acesso em 10 de maio de 2018.

SAMAGAIA, R.; DELIZOICOV. D. Educação científica informal no movimento “Maker”. X Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências – X ENPEC Águas de Lindóia, SP – 24 a 27 de Novembro de 2015. Disponível em < http://www.abrapecnet.org.br/enpec/x-enpec/anais2015/resumos/R0211-1.PDF >. Acesso em 10 de maio de 2018.

Projetando uma casa ideal - Parte III (Sensor de Temperatura DS18B20 + Buzzer)

Nossa postagem vamos emitir um sinal sonoro a partir de determinado valor de temperatura. Esse sistema pode ser útil como forma de alarme para prevenção de incêndios por exemplo. Em nosso projeto vamos usá-lo para estudar o conforto térmico de um protótipo de residência em escala reduzida (1:16).

Para isso vamos usar:

• Sensor de temperatura DS18B20
• Buzzer/speaker
• Arduino Uno 

 Veja como fica a montagem do sistema:

Nosso objetivo foi fazer com que a partir de determinada temperatura (no exemplo "temperatura > 29ºC") o buzzer começasse e emitir determinado sinal sonoro. Colocamos um "bip" repetindo a cada meio segundo (50ms) enquanto a temperatura indicada pelo sensor fosse maior do que 29ºC. O código que engloba esses dois sistemas segue abaixo:

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#define ONE_WIRE_BUS 2
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

float temp; 
const int buzzer = 8;
 
void setup(void){
  pinMode(buzzer,OUTPUT);  
  Serial.begin(9600);
  sensors.begin();
}
 
void loop(void){
  sensors.requestTemperatures(); 
  temp = sensors.getTempCByIndex(0);
  Serial.println(temp);

//o código a seguir verifica se a temperatura é maior do que 29. Se for (if) ela ativa o buzzer na frequencia de 150Hz a cada meio segundo (50ms); Senão (esle) ela mantém o buzzer desligado (noTone);
  if (temp > 29){ tone(buzzer,150); delay(50); noTone(buzzer); delay(1000);}
  else    { noTone(buzzer); delay(1000);}
}

Importante: verifique se sua Arduino IDE possui as bibliotecas < OneWire.h > e < DallasTemperature.h > instaladas. Caso contrário o programa não irá funcionar. Caso não estejam você pode facilmente importá-las pelo menu < Sketch > , < Incluir biblioteca > , < Gerenciar bibliotecas... >. Procure pelas bibliotecas indicadas e faça a instalação. Após isso o programa deve funcionar corretamente.

Nossa montagem ficou da seguinte forma:

Fizemos alguns testes com o sistema. Você pode conferir no vídeo a seguir. Preste atenção no monitor plotter do Arduino. Quando a temperatura passar dos 29ºC um "bip" começará a soar em intervalos de meio segundo.

Em projetos futuros pretendemos acoplar mais sensores de temperatura para comparar os efeitos do isolamento térmico em diferentes configurações e materiais usados na composição do projeto da casa ideal.

Projetando uma casa ideal - Parte II (Testando sensor de Temperatura DS18B20)

Um dos aspectos que envolvem projetar uma casa ideal é o conforto térmico. Para avaliar o conforto térmico de nosso projeto vamos usar sensores de temperatura compatíveis com o Arduino. Nessa postagem vamos apresentar alguns testes feitos com o DS18B20, que possui precisão de duas casas decimais. Ou seja, a precisão se dá em centésimo de grau Celsius (0,01 ºC).

Realizamos a ligação do sensor com o Arduino conforme o esquema a seguir:

Quando for realizar a conexão verifique a configuração dos pinos (+) que representa a tensão de 5V, (-) que representa o terra ou GND e (s) que representa o sinal. No módulo que usamos já contém a ligação do resistor apresentado na figura, o que facilita a montagem. 

Nossa montagem de testes ficou da seguinte maneira:

 

No caso usamos uma lâmpada incandescente de 25W como fonte de calor para avaliar o desempenho do sensor. Também usamos um termômetro de mercúrio para verificar a precisão do sensor.  

A seguir temos um gráfico gerado por cerca de 8 minutos (~500 segundos) a partir do monitor plotter da Arduino IDE. Observe que fizemos alguns testes pressionando o sensor com os dedos indicador e polegar por alguns segundos (setas verdes) e também acendendo uma lâmpada a partir da seta vermelha.

Note que o eixo vertical representa a temperatura em ºC e o eixo horizontal o tempo em segundos (s).

O código que controla o sensor DS10B20 no Arduino segue abaixo. Não esqueça de verificar se as bibliotecas < OneWire.h > e < DallasTemperature.h > estão instaladas na IDE do Arduino.

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
 
#define ONE_WIRE_BUS 2
 
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
 
DallasTemperature sensors(&oneWire);
 
void setup(void)
{
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Dallas Temperature IC Control Library Demo");
  sensors.begin();
}
 
void loop(void)
{
  Serial.print(" Medindo temperatura...");
  sensors.requestTemperatures();
  Serial.println("FEITO");
  Serial.print("Temperatura é: ");
  Serial.print(sensors.getTempCByIndex(0)); 
    delay(1000);
}

Clique aqui para fazer o download do código.

Agora já sabemos ligar o sensor DS18B20 no Arduino. Podemos associar dois ou mais sensores para realizar medições de conforto térmico em diferentes configurações da casa que construimos na Parte I do projeto da casa ideal.

Projetando uma casa ideal - Parte I (Protótipo Físico)

Nesta postagem ensinamos a projetar as dimensões de uma casa, criar um modelo 3D e usar uma cortadora a laser para montar um protótipo físico da mesma. Em postagens futuras iremos apresentar outras aspectos do projeto, como usar sensores para investigar características físicas que afetam uma casa como  conforto térmico, conforto acústico, robustez, projetando dimensões e instalações elétricas

Clique aqui para acessar os arquivos editáveis do projeto.

Áreas/temas: Modelagem Geométrica; Tecnologia; Ciências.

Descrição do projeto: Ao longo do desenvolvimento da humanidade, encontrar ou construir locais seguros contra possíveis ameaças foi e é fator determinante para a manutenção da espécie humana na Terra. A qualidade de vida dos habitantes é diretamente impactada pelo conforto que possuem para realização de suas tarefas. Projetar uma casa ideal é uma das propostas que leva os estudantes a investigarem características importantes para planejar e materializar uma casa, como, por exemplo, conforto térmico (e sua relação com luz e cores) e acústico, análise dimensional e estrutural, e projeto elétrico.

Projetar uma casa ideal envolve conhecer o contexto em que a mesma será construída. Neste projeto escolhemos a cidade de Blumenau próximo ao espaço de Educação Maker do SESI/SC. A casa deve ser otimizada para aproveitar de modo eficiente os recursos que afetam o bem estar das pessoas, tais como: conforto térmico, conforto acústico, robustez, projetando dimensões e instalações elétricas. O protótipo montado será usado para testar algumas características associadas a essas grandezas e determinar a melhor forma de construção da casa.

PASSO 1 - Projetando as dimensões da casa ideal

Um dos pontos que envolve determinar as dimensões da casa está associado ao número de habitantes que ela deve atender. Por exemplo, imagina-se que uma casa em que viverá um casal ou um pai/mãe com um filho(a) atenda de modo a garantir certa privacidade a esta quantidade de pessoas. Nesta situação a casa possuiria um quarto para o casal ou adulto responsável e outro quarto para o filho(a). Além disso uma casa geralmente possui outros cômodos como sala, cozinha, banheiro e área de serviço.

As dimensões da casa foram planejadas com ajuda de um software online (floorplanner.com) que permite montar layouts com dimensões reais de móveis e de aberturas (portas e janelas). Isso garante que a casa fosse projetada com dimensões mais realísticas. A partir desse modelo (planta baixa) foi possível obter as dimensões reais da casa.

Imagem da interface do floorplanner.com com a planta baixa do primeiro piso de uma casa que contenha sala, cozinha, sala de jantar e banheiro. O mesmo layout foi feito para o segundo piso. Entretanto o banheiro foi excluído do protótipo físico que descreveremos a seguir.

Entretanto, como não iremos produzir uma casa em tamanho real, durante a modelagem (passo 2) será preciso reduzir sua escala, mas preservando a proporção entre as dimensões. Neste caso a escala usada será de 1:16 (lê-se um para dezesseis).

Uma forma de reduzir as dimensões em escala 1:16 é simplesmente pegar cada medida da casa em tamanho real e dividir por 16. Por exemplo, se a altura da casa em tamanho real (pé direito) for de 3 metros, a casa em escala 1:16 (ou seja, 16 vezes menor) terá: 3m / 16 = 0,1875m. Ou em centímetros: 300cm / 16 = 18,75cm.

Neste planejamento também já foi levado em conta a disposição de aberturas (portas e janelas) para o melhor aproveitamento de vento, luz e radiação solar.

PASSO 2 - Modelagem 3D

Abaixo aparece a versão criada em um software de modelagem 3D (Google Sketchup Make).

À esquerda apresentamos o modelo inicial. À direita o modelo reconfigurado com as partes a serem cortadas. Este modelo 3D foi feito considerando um pé direito (altura de cada andar da casa) de 18,75 cm. Sendo que o modelo ficou com uma altura final de aproximadamente 37,5 cm, desconsiderando a altura do térreo (4,5 cm) e já considerando a escala reduzida em 16 vezes.

Um protótipo físico pode ser montado usando mdf com 3 mm de espessura e uma cortadora a laser. É muito importante lembrar que o modelo 3D deve levar em conta a espessura do material a ser cortado. Nesse caso todo o modelamento 3D foi feito usando placas com 3 mm de espessura.  Abaixo aparece as peças modelas no Google Sketchup.

Após realizar toda a modelagem 3D e verificar que todas as partes se encaixam perfeitamente no modelo, é preciso planificar as partes da casa para que possa ser cortada na cortadora a laser. Para isso usamos o próprio modelo 3D desenhando no Sketchup.  

PASSO 3 - Planificar as partes da casa

As imagens abaixo mostram as partes planificadas. Essencialmente, planificar significa colocar as peças em um formado de duas dimensões, ou seja,  significa desconsiderar a espessura das paredes. Como já mencionado, isso só é possível após realizar a montagem do modelo 3D considerando a espessura das paredes/chão. Caso contrário é muito provável que as peças não se encaixarem perfeitamente durante a montagem do modelo físico. Isso porque a cortadora a laser apenas corta as placas de mdf nas linhas projetadas. Abaixo segue uma versão de como fica a planificação de todas as peças que formam a casa.

PASSO 4 - Cortando as partes da casa

A cortadora a laser usada (Zumaq 1060) trabalha com um software de corte CNC. O Software que usamos é o RDWorkV8 disponibilizado no próprio site da fornecedora Zumaq. Os arquivos de corte devem ser carregados neste software. Entretanto ela não abre arquivos no formato padrão do Sketchup. Então é preciso converter as peças planificadas no Sketchup para um formato que o programa lê, no caso o formato .dxf. Para nossa sorte há um plugin para o Sketchup que permite esta conversão automática.

Nas imagens a seguir você pode verificar o procedimento.

Etapa 1 -  selecionar as peças que foram planificadas no Sketchup e que se deseja converter para .dxf, ir em < Arquivo > no menu e clicar em < Export to DXF or STL >.

Etapa 2 - Escolha a unidade em milímetros.

Etapa 3 - Escolha o tipo de entidade que deseja exportar. Como a cortadora a laser irá realizar apenas cortes em linha, selecionamos “lines”.

Etapa 4 - Escolha o local de salvamento do arquivo.

Etapa 5 - Você verá uma mensagem de conclusão da conversão.

Pronto! A versão do arquivo que será lida pelo software da cortadora a laser (RDWorkV8) foi criado. Agora é preciso verificar os arquivos no RDWorkV8.

PASSO 5 - Configurando o arquivo de corte e cortando.

Vamos importar o arquivo .dxf criado no PASSO 4 para o RDWorkV8.

Escolhemos o arquivo a ser importado:

Clicando em “Open” o arquivo será aberto no software:

Observe que as linhas vermelhas correspondem às partes planificadas da casa. Bem no centro da imagem há um retângulo preto formado por uma linha um pouco mais espessa. Esse retângulo corresponde a mesa de trabalho da cortadora a laser. As dimensões da mesa de trabalho para a máquina que usamos deve ser 600 mm x 900 mm. Para realizar esta configuração você deve ir no menu < config(S) >, em seguida em < Page Setting >. No menu de configurações que irá abrir você deve ajustar as dimensões: “Page Width” corresponde a largura e “Page Height” corresponde a altura da mesa de corte.

Importante: essas dimensões também correspondem ao tamanho máximo da chapa de madeira mdf que a mesa suporta.

Feita esta configuração, você deverá ajustar todas as peças da casa no interior desse retângulo. Em nosso projeto isso não foi possível e tivemos que realizar o corte em mais vezes.

Após ajustar parte das peças no interior do retângulo, você deve deletar/pagar as demais peças. O resultado final pode ser visto a seguir. Note que só há peças no interior do retângulo.

Após realizar este processo, o arquivo está praticamente pronto para ser cortado. Só falta conferir a configuração de velocidade e potência de corte, no menu à direita do RDWorkV8. Para ajustar os valores, clique duas vezes com o botão direito do mouse sobre a linha indicada:

No menu que irá abrir configuramos da seguinte maneira:

Speed(mm/s) = 32

Min Power(%) = 75  Max Power(%) = 85

Clicando em OK os parâmetros devem ser alterados.

Após todos esses ajustes as peças estão prontas para ser cortadas. Se o computador já estiver conectado na cortadora a laser pelo cabo USB, se a cortadora estiver ligada e com a chapa de mdf já preparada e alinha na mesa, você pode mandar cortar o arquivo.  Para isso basta clicar no botão START indicado:

Pronto! As peças já devem estar sendo cortadas!

Após realizar este procedimento para todas as peças, você terá o conjunto para montar a casa conforme a imagem abaixo:

As peças podem ser juntadas usando cola instantânea. Tenha bastante cuidado para colar as peças de modo bem alinhado, garantindo assim um bom acabamento.

#Dica 1: não se esqueça que as peças devem ser encaixadas de acordo com o modelo 3D. Se isso não foi feito certamente irão ocorrer erros de alinhamento na montagem, podendo comprometer a estrutura e a estética da casa. Lembre-se de que se trata de um grande quebra cabeça, só que em três dimensões.

#Dica 2: é comum que um pouco de cola instantânea fique grudada nos dedos. Uma modo simples de removê-la é mergulhar os dedos em água morna. Em poucos segundos a cola amolece e pode ser facilmente removida.

#Dica 3: faça a montagem por módulos. Por exemplo, monte o primeiro piso, o segundo piso e o térreo de modo independente. Assim você poderá manipular mais facilmente a casa, inclusive para realizar incrementos posteriores.

Sugestões para Aprofundamento

Manual de Conforto Térmico - Anésia B. Frota, Sueli R. Schiffer (Studio Nobel, 1995).
Umidade e Conforto (Física - Arquitetura). Prof. José Pedro Donoso - Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP).