Aprendizados discentes sobre eletrônica digital
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APRENDIZADOS DISCENTES SOBRE ELETRÔNICA DIGITAL ATRAVÉS DE
PRÁTICAS DE ENSINO COM USO DE SOFTWARES
S
TUDENT LEARNING ABOUT DIGITAL ELECTRONICS THROUGH SOFTWARE
TEACHING PRACTICES
George Harinson Martins CASTRO
Ana Cláudia Gouveia de SOUSA
Kiara Lima COSTA
Igor Lima RODRIGUES
Resumo:
Atualmente, as tecnologias estão presentes nos diversos níveis educacionais com o intuito
de melhorar o processo de ensino e a aprendizagem dos alunos, pois estes pertencem, em sua maioria,
à chamada geração nativa digital, e mesmo os que não pertencem costumam utilizar as tecnologias
em suas ações cotidianas. Assim, este artigo apresenta uma pesquisa de caráter exploratório sobre
o uso de softwares simuladores em aulas práticas de eletrônica digital, realizadas no formato de
ensino remoto emergencial (ERE) no ano de 2020, devido à Pandemia da COVID-19. A referida
pesquisa teve como objetivo identificar os aprendizados e percepções dos alunos, a partir do uso
de simuladores em aulas práticas durante o ensino remoto em tempos de pandemia. Tal estudo foi
desenvolvido em um campus do IFCE, na disciplina Eletrônica Digital. Foram escolhidos dois
softwares, o Logisim, para desktop, e o Make it True, para dispositivos móveis, ambos totalmente
gratuitos. Por meio de simulações feitas com eles, os alunos realizaram as práticas relativas aos
assuntos da disciplina, cujas necessárias práticas analógicas encontravam-se limitadas pelo ERE.
Vale salientar que elas eram realizadas depois de uma explanação teórica sobre os conteúdos. Os
aprendizes trabalharam ao longo da disciplina com os aplicativos, e, no final, responderam a um
questionário com perguntas objetivas e subjetivas acerca dos diversos aprendizados sobre tais
aplicações. Como resultado, pôde-se perceber que os alunos aprenderam os conteúdos da disciplina,
por meio do uso dos softwares durante as aulas práticas, e elogiaram o potencial da experiência.
Palavras-Chave
: Aprendizados; Aplicativos; Ensino e tecnologias; Práticas e simulação.
Abstract:
Currently, technologies are present in several educational levels with the aim of improve
teaching and students learning process, as they mostly belong to the so-called digital native
http://doi.org/10.36311/2447-780X.2021.v7.n1.p67-90
CASTRO, G. H. M.; SOUSA, A. C. G.; COSTA, K. L.; RODRIGUES, I. L.
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generation, also considering those who do not usually use the technologies in your everyday
actions. Thus, this article presents an exploratory research about the use of simulator software
in practical classes of digital electronics, carried out in the emergency remote teaching (ERT) in
2020, due to the COVID-19 Pandemic. This research aimed to identify students’ learning and
perceptions, using simulators in practical classes during remote teaching in times of pandemic.
This study was developed on an IFCE campus, in the Digital Electronics classes. Two software were
chosen, Logisim, for desktop computers, and Make it True, for mobile devices, both totally free.
Through simulations made with them, students performed the practices related to the subjects of
the discipline, whose necessary analogical practices were limited by the ERE. It is worth noting that
they were carried out after a theoretical explanation of the contents. Students worked throughout
the discipline with the applications, and, in the end, answered a questionnaire with multiple choice
and essay questions about many learnings about such applications. As a result, it was possible to
state that students learned the contents of the discipline, through the use of software during the
practical classes, and appreciated the potential of the experience.
Keywords
: Learnings; Softwares; Education and Technologies; Practices and simulation.
1
I
NTRODUÇÃO
A escola tradicional tem passado por mudanças de paradigma,
sobretudo ao longo das duas últimas décadas, desde os anos 2000, pois as novas
tecnologias estão mudando o mundo e as formas de interação entre as pessoas, e
entre estas e seus postos de trabalho, bem como estão mudando a forma de lidar
com o conhecimento e a informação. Esta, que antes era mais difícil, está hoje a
poucos milésimos de segundos de um clique na internet e esse acesso pode vir a
facilitar sobremaneira a construção de conhecimentos a partir dessas informações.
Assim, o processo de ensino e aprendizagem precisa ser revisto e
aprimorado também a partir da implementação dessas novas tecnologias dentro de
sala de aula. O estudante de duas décadas passadas era acostumado a frequentar
as
bibliotecas e ler mais livros impressos. Hoje, com a facilidade do acesso à
informação que a tecnologia pode promover, ele prefere estudar a partir das
telas, assistir a um vídeo no YouTube, ver um tutorial etc. para, assim, consolidar
seu conhecimento (VALENTE, 2018), pois compreendemos que somente as
aulas de caráter mais expositivo são muito cansativas, fazendo com que muitos
discentes acabem se evadindo do curso em que estão matriculados. É necessário,
portanto, trabalhar para mudar essa situação, incorporando as tecnologias às aulas
convencionais na educação contemporânea e discutindo o acesso às tecnologias e
dispositivos por parte da população.
Ao falarmos de educação na era contemporânea ainda podemos
encontrar muitos aspectos que podemos classificar numa perspectiva tradicional.
Ou seja, com o passar dos anos, o ato de ensinar tem se transformado muito
lentamente, pois ainda permanecem características memorísticas de aula, de ensino
e de aprendizagem, com maior protagonismo do professor e alunos em postura
passiva frente ao conhecimento transmitido pelo docente. O processo de ensino
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e aprendizagem com as mencionadas características não é mais suficiente para
garantir o desenvolvimento pleno dos alunos. Nesse contexto, Freire (1982), ao
falar em “educação bancária,” cita que os educadores transformam seus educandos
em vasilhas que deveriam ser enchidas de conteúdos como se fossem depósitos.
Para se contrapor a esse modelo de depositar conteúdos nos estudantes para
tê-los de volta exatamente como foram depositados (FREIRE, 1982), é necessária
outra educação, em que os usos de metodologias e de recursos didáticos tornem o
aluno participante ativo no processo de ensino e aprendizagem. Refletindo nesse
sentido, percebe-se a possibilidade de tornar mais dinâmica a sala de aula, a qual
deve ser coerente com as ações desenvolvidas pelo mundo moderno. Assim, tem-se
o reconhecimento de que as Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação
(TDIC) podem exercer um papel fundamental nessa ação.
De acordo com Valente (2018), alguns docentes estão dinamizando
a sala de aula usando recursos tecnológicos, esse processo é chamado de
Metodologias Ativas para o ensino e aprendizagem. Além disso, o educador precisa
utilizar múltiplos espaços de interação, incluindo o espaço digital, para que seja
fortalecido o conhecimento por parte dos alunos. Percebe-se, portanto, que o uso
das TDIC traz muitos benefícios para o aluno da atualidade, pois os aprendizes
podem, por exemplo, utilizar softwares de simulação para o aprimoramento das
aulas práticas em articulação com a teoria nos diversos conteúdos das disciplinas.
Assim, dificuldades estruturais como a falta de laboratórios didáticos
especializados com determinados componentes, podem, às vezes, ser supridas com
a substituição por simuladores que exibam simulações animadas, fazendo com que
haja mais significados atribuídos pelos estudantes no processo de aquisição do
conhecimento. Vale ressaltar que o uso de aplicativos em aulas práticas deve ter
uma orientação pedagógica consistente, pois não se quer apenas o resultado do
processamento a ser realizado, mas a construção do conhecimento pelo aprendiz,
a partir da simulação (VALENTE, FREIRE e ALMEIDA, 2011).
Nesse ponto de vista, o uso de softwares de simulação, em aulas práticas
de laboratório, se faz necessário, pois os alunos podem integrar teoria e prática em
um estudo simulado para a construção de um conhecimento consolidado. Para
Valente, Freire, Almeida (2011) devemos estimular a interação dos alunos com as
novas tecnologias, utilizando softwares para isso. Assim, levanta-se a hipótese de
que o uso desses recursos, em aulas práticas da disciplina de Eletrônica Digital, por
exemplo, se torna não só necessário, mas relevante dentro do processo de ensino
e aprendizado dos alunos, sobretudo em tempos de pandemia da Covid-19,
quando o aluno não pode estar no laboratório presencialmente. Outro ponto
importante que justifica essa hipótese é a possibilidade de o uso da simulação,
por meio de softwares, suprir a falta de um laboratório especializado para práticas
da disciplina na instituição de ensino, o que torna necessária a procura de outros
meios para que o aluno possa compreender os conteúdos sobre eletrônica digital.
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Portanto, tendo-se em vista essa problematização anteriormente
colocada e o ensino remote emergencial, durante a pandemia da Covid-19,
questiona-se: quais são os aprendizados e percepções discentes a partir da aplicação
de
softwares de simulação de circuitos digitais na construção do conhecimento sobre
os diversos sistemas digitais? Assim, o presente trabalho tem como objetivo
identificar os aprendizados e percepções de alunos da disciplina Eletrônica
Digital, a partir do uso de simuladores em aulas práticas no ensino remoto. Para
alcançar esse objetivo, foi realizada uma pesquisa exploratória com estudantes que
utilizaram softwares simuladores como recursos educacionais digitais em aulas
realizadas no modo remoto durante a Pandemia em 2020.
Nessa esteira, este artigo está composto pela fundamentação teórica,
que
versa sobre uso das TDIC na educação e sobre a relação entre ensino e
aprendizagem; a metodologia do estudo; resultados e discussões; considerações
finais e referências.
2
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Nesta seção discute-se a tendência tradicional de educação e ensino
e possibilidades alternativas a ela que articulam teoria e prática como a ação –
reflexão – ação e o ensino por competências. Discute-se ainda as metodologias
ativas e o uso das TDIC no ensino e aprendizagem.
2.1
EDUCAÇÃO TRADICIONAL E OUTRAS POSSIBILIDADES
A expressão “tradicional” se relaciona à tradição passada de geração
em
geração (DICIO, 2020), ou seja, são tradições ou hábitos contínuos. Pelo
olhar
da educação, estamos falando sobre a transmissão do conhecimento que,
nos
moldes da educação tradicional, significa uma via de mão única, em que a
atividade é apenas do professor, que transmite seu saber. Nesse modelo, o aluno
sempre está no lugar de aprendiz passivo, não possuindo qualquer liberdade para
agir, pensar, questionar, complementar, pois está ali para aprender apenas no
sentido de “absorver” o conhecimento passado pelo professor, este detentor total
dos saberes.
Como explica Saviani (1991, p. 54),
Esse Ensino Tradicional que ainda predomina hoje nas escolas se constituiu
após a revolução industrial e se implantou nos chamados sistemas nacionais
de ensino, configurando amplas redes oficiais, criadas a partir de meados do
século passado, no momento em que, consolidado o poder burguês, aciona-se
a escola redentora da humanidade, universal, gratuita e obrigatória como um
instrumento de consolidação da ordem democrática.
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Portanto, é possível perceber que o método tradicional ainda se
encontra fortemente presente no modo de ensinar das escolas “modernas” que
formam cidadãos passivos à realidade em sua volta. O professor também não
estava preparado, tampouco preocupado com as dúvidas ou questionamentos
dos estudantes. Hoje, muitas instituições de ensino já seguem uma nova visão
para a educação, segundo a qual os alunos atuam ativamente em sala de aula,
constituindo-se como sujeitos ativos em seu próprio aprendizado (SAVIANI,
2011). Os métodos, técnicas e recursos de ensino devem ser implementados a
partir de uma reflexão sobre o porquê, para que e como aprendemos.
Assim, saindo dessa visão restrita à tendência de educação tradicional,
temos a necessária vinculação entre a teoria e a prática, numa relação de
dependência em que uma não existe sem a outra. Nessa visão o professor deve
entender que teoria e prática não se separam, formando um todo, portanto essa
relação de coexistência deve ser levada também para o ensino e aprendizagem. Ou
seja, a ideia de práxis, que é a prática refletida teoricamente, imbricada com
a
teoria e mediada pela reflexão, deve ser perseguida no trabalho didático com os
conteúdos formais. Sobre a defesa da práxis, Paulo Freire (1983) alerta que
não
se propõe uma dicotomia que resulte num fazer cuja ação esteja separada da
reflexão, ao contrário, há uma simultaneidade entre ação – reflexão – ação nesse
fazer pensado.
É notório observarmos que, nas práticas tradicionais de uma sala de
aula, usualmente, primeiro se aprende a teoria e, posteriormente, a prática. Por
outro lado, também é preciso refletir que nem sempre isso pode ser verdadeiro, ou
seja, muitas vezes pode-se partir direto para a prática em sala de aula e só depois
formalizar-se a teoria; em outros casos, necessita-se da teoria antes da prática.
Assim, pode-se entender o quão é complexo e desafiador o papel do educador
dentro da escola, pois cabe a ele – conhecendo seus alunos, o contexto social,
econômico e cultural deles e da escola, conhecendo o conteúdo a ser ensinado, as
possibilidades estruturais, o material didático disponível, dentre outros aspectos
–
decidir como organizar didaticamente o ensino. Porém, não se pode dissociar
a teoria da prática.
Outra forma de pensar o ensino e a aprendizagem numa linha que
se contrapõe à restrição à tendência tradicional, que podemos considerar, é o
aprendizado por competências. Duarte (2000) apresenta o argumento da
pedagogia das competências como um instrumento de educação moderna, a
partir do qual se “aprende a aprender”, assim tais competências são desenvolvidas
em determinadas situações complexas, em que o aprender a aprender é uma
prática do aprender fazendo.
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Segundo Perrenoud (2000, p. 03),
Para desenvolver competências é preciso, antes de tudo, trabalhar por
problemas e projetos, propor tarefas complexas e desafios que incitem os
alunos a mobilizar seus conhecimentos e, em certa medida, completá-los.
Isso pressupõe uma pedagogia ativa, cooperativa, aberta para a cidade ou
para o bairro, seja na zona urbana ou rural. Os professores devem parar de
pensar que dar aulas é o cerne da profissão. Ensinar, hoje, deveria consistir em
conceber, encaixar e regular situações de aprendizagem seguindo os princípios
pedagógicos e construtivistas. Para os professores adeptos de uma visão
construtivista e interacionista de aprendizagem, trabalhar no desenvolvimento
de competências não é uma ruptura.
Assim, a atividade prática, como forma de trabalho didático integrado
ao ensino, favorece o desenvolvimento do estudante em todos os aspectos,
desde que este seja ativo nesse processo, sendo de extrema importância para seu
aprendizado dentro e fora de sala de aula. Nesse contexto, as tecnologias digitais
têm contribuído com a mudança em diversos processos de ensino e aprendizagem.
O aluno no mundo moderno pode contar também com os recursos tecnológicos
para estudar por meio das telas e interagir com os diversos sistemas computacionais
e dispositivos como notebooks, tablets, smartphones etc. e gostar dessa aplicação.
No entanto, no Brasil não temos universalização do acesso aos dispositivos e
à internet, nem no âmbito das escolas públicas, muito menos do uso pessoal,
familiar, o que precisa ser levado em conta quando se pensa essa aplicabilidade
educacional dos recursos.
2.1 T
ECNOLOGIAS DIGITAIS NO ENSINO E APRENDIZAGEM
Segundo Valente (2018), a sala de aula deve ser dinâmica e mediada
por tecnologias digitais, pois tais inovações já fazem parte do mundo moderno;
muitos profissionais já conseguem utilizar recursos tecnológicos dentro de sala
de aula, relacionando-os às suas atividades de ensino, tal interação é chamada
de “metodologias ativas”. Nesse espaço, o aprendiz deve se tornar o protagonista
do seu processo de aprendizagem. Nesse sentido, Valente advoga por um ensino
com bases construtivistas, no sentido da ação do estudante sobre o objeto do
conhecimento, num comportamento ativo no ato de aprender. Dessa forma,
a aula constitui-se em espaço onde os estudantes devem agir e interagir para
construir conhecimentos sobre os conteúdos.
No âmbito dessa discussão, Valente (1993) anuncia que o termo
informática na educação se refere também à possibilidade de o docente conseguir
alternar as atividades tradicionais de sala de aula e as atividades que usam o
computador, tendo o professor conhecimento sobre o potencial educacional
dos diversos sistemas computacionais existentes. Vale destacar que o uso do
computador, nessa perspectiva, é realizado para transmitir a informação para o
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aluno e, assim, reforçar o processo instrucionista, tendo o computador como uma
“máquina de ensinar” (VALENTE, 1993, p.24-44), o que não se distancia tanto
das práticas didáticas tradicionais.
Uma outra visão é sinalizada por Seymour Papert, matemático que é
conhecido por desenvolver a linguagem de programação LOGO para as crianças,
dando início à criação da teoria denominada por Construcionismo. O objetivo
desta é estimular os estudantes a construírem o conhecimento, desenvolvendo
assim suas habilidades e competências, na perspectiva do aprender fazendo e
refletindo (VALENTE, 1993).
As diversas tecnologias oferecem muitos recursos, como simuladores e
laboratórios virtuais, de forma a agregar valor ao ensino e aprendizagem, fazendo
com que tais inovações se integrem aos currículos. O uso de softwares, como recursos
didáticos na educação, deve facilitar a assimilação dos conhecimentos, ajudando a
construir processos mentais e não deixando que o sistema computacional realize
o trabalho e entregue apenas um resultado para o aluno. Assim, a escolha de um
software adequado para o processo de ensino e aprendizagem deve ser feita de
forma cautelosa pelo docente, a partir dos conhecimentos que ele detém sobre a
disciplina, os alunos e os objetivos a serem alcançados (VALENTE, FREIRE e
ALMEIDA, 2011).
Nessa mesma perspectiva, Valente, Freire e Almeida (2011) alertam que
a formação dos professores é um grande desafio para o sistema educacional,
pois
as tecnologias avançam a cada dia e os novos postos de trabalho precisam
de
profissionais capacitados. Assim, um dos grandes desafios é a incorporação das
tecnologias às práticas educacionais nas diversas disciplinas do currículo,
bem
como a formação dos docentes para as escolhas e usos direcionados ao
aprendizado pelos discentes. É preciso, portanto, que o professor esteja preparado,
pois, segundo Valente, Freire e Almeida (2011), muitos docentes ainda não
mostram muito interesse em incorporar as tecnologias às práticas educacionais,
principalmente por não saberem como fazer.
Aspectos relativos ao ensino e aprendizagem articulado ao uso das
tecnologias aparecem em estudos como o de Freire A. et al. (2014), que buscaram
avaliar as necessidades dos alunos para que se possa ocorrer um aumento do nível
de aprendizado com o uso de softwares educacionais, o que também se relaciona
ao fato de o professor estar preparado. Andrade, Buffon e Scarpat Junior (2018)
evidenciaram que a estratégia de ensino de circuitos elétricos usando simuladores
propiciou não só o engajamento dos alunos como também o aprendizado mais
efetivo e atrativo realizado com auxílio de software.
A partir dessa discussão, percebe-se a importância da realização de
atividades práticas por meio de softwares, no processo de ensino e aprendizagem
dos alunos nos diversos ambientes escolares, e também no estudo da Eletrônica
Digital. Salienta-se que esse é o ramo da eletrônica que está relacionado ao estudo
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dos circuitos que processam variáveis digitais, sendo a base da informática presente
nos diversos sistemas computacionais atualmente.
A eletrônica desse nível traz o estudo das portas lógicas, que desempenham
funções lógicas nos circuitos digitais, por meio das variáveis digitais binárias que são
representadas pelos binários 0 e 1, sendo o bit 0 (zero) caracterizado por uma faixa
de tensão compreendida entre 0 e 0,8V e o bit 1 (um) relacionado com a faixa
entre 2V e 5V (TOCCI, 2018). Assim, a partir do uso das tecnologias digitais,
pode-se utilizar determinados softwares para simulações desses circuitos lógicos
digitais para que os alunos possam concretizar operações mentais na construção
de conhecimentos sobre o assunto, na perspectiva do aprendizado no mundo
moderno, que convive mais harmoniosamente com as tecnologias.
Por tudo isso, percebe-se a necessidade do estudo dos circuitos digitais
explorando a articulação entre teoria e prática, o que pode ser desenvolvido por
meio de práticas realizadas em laboratórios especializados ou, ainda, a partir do
uso de softwares de simulação de circuitos lógicos para simular essas práticas. Isto
porque é preciso estudar os princípios e as técnicas comumente encontrados em
todos os sistemas digitais, iniciando desde a chave liga e desliga até circuitos
mais
complexos, como o computador (TOCCI, 2018), porque tais circuitos
estão
presentes em nosso dia a dia, controlando, às vezes, um avião ou sistemas
médicos, por exemplo.
Nessa perspectiva, no intuito de articular ensino e aprendizagem numa
perspectiva construcionista, favorecer a experiência prática de estudantes de um
curso de formação profissional e romper com a repetição do ensino tradicional,
este estudo desenvolveu também uma exploração empírica dessas ideias. A seguir,
apresenta-se a metodologia do estudo realizado, a partir de práticas simuladas
como atividade didática da disciplina Eletrônica Digital.
3
METODOLOGIA
Esta seção descreve a metodologia utilizada durante a pesquisa,
composta pelo estudo bibliográfico expresso na fundamentação teórica e de
pesquisa exploratória, composta pela realização da intervenção nas aulas e da
investigação sobre esta intervenção, junto aos alunos.
Iniciando pela compreensão de pesquisa, apresenta-se a definição de
Demo (1987, p.23), segundo o qual:
Pesquisa é a atividade científica pela qual descobrimos a realidade. Partimos
do
pressuposto de que a realidade não se desvenda na superfície. Não é o
que
aparenta à primeira vista. Ademais, nossos esquemas explicativos nunca
esgotam a realidade, porque esta é mais exuberante do que aqueles (...) A partir
daí, imaginamos que sempre existe o que descobrir na realidade, equivalendo
isto a aceitar que a pesquisa é um processo interminável.
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Assim, deve-se buscar a verdade, investigando se as hipóteses são
verdadeiras para, assim, construir um conhecimento sólido no trabalho científico.
Partindo dessa premissa, esta pesquisa insere-se na abordagem quantitativa e
qualitativa, em complementariedade, por meio de uma pesquisa exploratória
sobre o tema central.
3.1
A
PESQUISA EXPLORATÓRIA SOBRE O USO DOS SOFTWARES SIMULADORES NO ENSINO
E APRENDIZAGEM
A pesquisa exploratória visa obter dados introdutórios em torno de
um determinado problema, como primeiras aproximações. Por essa razão a
adequação desse tipo de estudo para o objeto ora investigado, já que o uso de
práticas simuladas por meio de softwares numa disciplina de Eletrônica Digital
para melhorar o processo de ensino e aprendizagem dos alunos é uma experiência
inicial no âmbito do curso e das práticas do docente que realizou a intervenção
que gerou este artigo.
Portanto, a parte empírica do estudo ocorreu, primeiramente, valendo-
se da busca dos assuntos da disciplina de Eletrônica Digital, que deveriam ser
trabalhados em um laboratório presencial. A partir dessa busca foram criadas
práticas de laboratório para os alunos sobre tais assuntos, os quais necessitariam
destas para melhor compreensão e aprofundamento dos conhecimentos que
envolvam circuitos integrados, leds, resistores e protoboards. Um fator importante
a ser considerado, nessa etapa, é a não existência, no campus do Instituto Federal
de Educação Ciência e Tecnologia do Ceará - IFCE, lócus da pesquisa, de um
laboratório especializado em eletrônica digital, o que levou à ideia de construir
uma ferramenta física para o ensino e aprendizagem dos alunos.
Porém, após o início da Pandemia da Covid-19 no Brasil, e com a
necessidade de adoção do ensino remoto emergencial – ERE, o trabalho didático
previsto foi redirecionado para a utilização de softwares, na tentativa de minimizar
a falta de equipamentos e atividades presenciais para as práticas da disciplina,
realidade do ensino remoto durante a pandemia da Covid-19 no ano de 2020.
Foram utilizados, portanto, dois softwares para as simulações de circuitos lógicos
digitais em práticas didáticas desenvolvidas, como momento de intervenção sobre
a aprendizagem dos alunos.
Após a realização das práticas usando os softwares, nas aulas da disciplina
Eletrônica Digital, a investigação empírica continuou por meio da aplicação de
questionário semiestruturado junto aos alunos, usando formulário eletrônico
com questões objetivas e subjetivas.
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3.1.1
LÓCUS, SUJEITOS E ASPECTOS ÉTICOS DA PESQUISA
A pretensão inicial era realizar a pesquisa com a turma do primeiro
semestre do Curso Superior “Tecnologia em Redes de Computadores”, um
curso superior tecnológico (CST), do Instituto Federal de Educação, Ciência e
Tecnologia do Ceará, em um campus do interior do estado. Esta era composta
por 30 alunos, sendo estes os sujeitos investigados, que cursavam a disciplina
Eletrônica Digital, no semestre letivo que aconteceu no primeiro semestre de
2020. A disciplina possui carga horário de 80 horas/aulas.
Os critérios de inclusão dos sujeitos do estudo foram: ser aluno da
referida turma e disciplina, participar das práticas realizadas com os softwares
e aceitar participar como respondente. Esse aceite foi feito mediante o
preenchimento do Termo de Consentimento Livre e Esclarecido – TCLE, onde
consta o objetivo principal da pesquisa, bem como as garantias de seguir
os
aspectos éticos de preservação e resguardo das identidades dos informantes,
conforme preconiza a Resolução Nº 510/2016, do Conselho Nacional de Saúde,
que define diretrizes para a pesquisa com seres humanos, aplicáveis nas pesquisas
em Ciências Humanas e Sociais – CHS. Os dados produzidos provieram, no
entanto, de uma amostra de 09 (nove) alunos do total de 30 (trinta) matriculados
no primeiro semestre do curso de Tecnologia em Redes de Computadores, tendo
sido estes os que repsonderam ao questionário da pesquisa.
3.1.2
CONSTITUIÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS
Para a constituição dos dados, os estudantes que participaram das
aulas práticas simuladas foram orientados a responder um questionário por
meio do Google Forms, aplicativo de gerenciamento de pesquisas do Google
para pesquisar e coletar informações. Assim, cada aluno, após a utilização dos
softwares, nas aulas práticas da disciplina Eletrônica Digital, realizadas a partir
do
ensino remoto, recebeu, por meio da sala virtual no Google Classroom, o
formulário com perguntas objetivas e subjetivas sobre o uso dos softwares no
processo de aprendizagem da disciplina, o qual eles deveriam responder.
De posse dessas respostas, após leitura e organização dos dados, a análise
foi assim procedida: para os itens com respostas objetivas, foi usada a categorização
a priori definida no formulário: Concordo totalmente, Concordo, Concordo
parcialmente e Discordo; já para as respostas subjetivas, estas foram todas lidas e
relidas e, a cada questão, organizadas a partir das categorias emergentes.
3.2
PERCURSO METODOLÓGICO DA INTERVENÇÃO – APRESENTAÇÃO DOS SOFTWARES
Os softwares usados no desenvolvimento da pesquisa, mais
especificamente na intervenção didática, foram o Logisim e o aplicativo Make
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it True. O Logisim é um simulador lógico de circuitos que permite desenhar
o circuito e realizar diversas simulações por meio de uma interface gráfica. Seu
código foi desenvolvido utilizando a linguagem de programação Java e pode ser
baixado gratuitamente, pois foi lançado sob a GNU General Public License. As
figuras 1 e 2 mostram a interface gráfica do Logisim. Cumpre destacar que, nesse
software, se pode construir circuitos simples e até complexos.
Figura 1 – Interface Gráfica do Logisim
Fonte: O autor.
Figura 2 – Interface gráfica do Logisim
Fonte: O autor.
O segundo aplicativo utilizado foi o Make it True – “Resolver o
Circuito”. Tal aplicação desenvolve a lógica e tarefas como: desenvolver, montar
e configurar o robot. Funciona como um jogo no qual os alunos podem resolver
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os circuitos lógicos digitais a partir de níveis. O aplicativo pode ser baixado
gratuitamente por meio do Google Play para um aparelho celular que tenha o
Android como sistema operacional. As figuras 3 e 4 apresentam a interface do
aplicativo “Resolver o Circuito” (Make it True).
Figura 3 – Interface gráfica do Make it True
Fonte: O autor.
Figura 4 – Interface gráfica do Make it True
Fonte: O autor.
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O aplicativo Logisim foi utilizado em aulas práticas ao longo da
disciplina, sendo usado em articulação com explanações teóricas do conteúdo,
ou seja, para melhor compreensão das explicações teóricas, eram solicitadas
atividades práticas aos alunos, usando o software. Outras atividades nessa
perspectiva eram propostas em arquivos em PDF disponibilizados por meio do
ambiente virtual Google Classroom. Assim, os alunos construíam o aprendizado
sobre os circuitos, pois tais atividades necessitavam dos conhecimentos sobre
as portas lógicas vistos e experimentados nas aulas síncronas da disciplina
buscando articular teoria e prática. Além disso, usando o Logisim, os alunos
construíram um projeto de circuito lógico digital para resolver determinado
problema proposto como atividade.
Já o Make it True foi usado em uma avaliação da disciplina para que
os alunos aplicassem e demonstrassem o conhecimento mais aprofundado na
descrição de expressões lógicas que correspondem aos circuitos digitais. Esta foi
uma forma de avaliação um pouco mais lúdica, como momento de estudo até,
saindo um pouco da prova tradicional.
Dessa forma, a intervenção nas aulas permitiu que os discentes fizessem
a experimentação dos softwares, objetivando a melhoria no processo de ensino e
aprendizagem dos conteúdos necessários para a formação na disciplina de Eletrônica
Digital. Vale destacar que a parte prática sempre foi realizada em articulação com
a parte teórica, algumas vezes concomitante, outras após explanações dialogadas
iniciais, quando os estudantes precisavam ter, essencialmente, informações
introdutórias do conhecimento teórico dos assuntos abordados nas atividades
simuladas pelos softwares.
Após as atividades realizadas nas intervenções, durante as aulas,
utilizando os softwares, foi realizada a pesquisa empírica, que se encontra analisada
quantitativa e qualitativamente na seção a seguir.
4
RESULTADOS E DISCUSSÕES
A organização e apresentação dos dados é feita por aplicativo. Primeiro
para o Logisim e, posteriormente, para o Make it True, pois buscou-se identificar
os aprendizados que os alunos obtiveram durante as práticas da disciplina para
cada software. Além disso, houve a verificação se os aplicativos possuíam as
ferramentas necessárias para o aprendizado na visão dos alunos como também se
eram facilmente compreendidos e operados.
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4.1
LOGISIM
Para o Logisim, quando foram perguntados se o software possuía as
ferramentas necessárias para os aprendizados da disciplina de Sistemas Digitais
(pergunta 1), os alunos responderam, conforme o gráfico 1.
Gráfico 1 – Logisim e ferramentas para o aprendizado
Fonte: Dados da pesquisa.
De acordo com o gráfico, vê-se que os alunos respondentes concordaram
que o aplicativo possui as ferramentas para o aprendizado da disciplina, não
havendo nenhuma discordância. Isso evidencia uma correta escolha do software
como recurso didático para aulas práticas de Eletrônica Digital.
Quando foram questionados sobre se o programa era facilmente
compreendido e operado (pergunta 2), novamente os alunos responderam
concordando totalmente, em sua maioria, deixando claro que o aplicativo
é fácil de ser manuseado, o que mostra que os alunos não tiveram dúvidas na
hora de implementar os circuitos lógicos digitais por meio do software, o que é
evidenciado no gráfico 2.
Gráfico 2 – Logisim e a operabilidade do software
Fonte: Dados da pesquisa
A próxima questão referiu-se ao entendimento dos alunos sobre os
assuntos a partir do uso do aplicativo: “A utilização do software ajudou você no
seu entendimento sobre os conteúdos da disciplina?” (pergunta 3). O gráfico 3
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nos evidencia que os alunos conseguiram ter um bom entendimento sobre os
conteúdos, visto que, em sua maioria, eles concordaram totalmente.
Gráfico 3 – Logisim e entendimento sobre os conteúdos
Fonte: Dados da pesquisa
O próximo questionamento feito para os discentes foi relacionado aos
aprendizados que obtiveram a partir do uso do software (pergunta 4 – subjetiva):
“Quais foram os aprendizados que você obteve a partir do uso do software?”.
E as respostas apresentadas evidenciaram, como categorias: construção e
funcionamento de um circuito digital e conteúdos teóricos e práticos, como
percebe-se nos tópicos a seguir:
1.
construção e funcionamento de um circuito digital:
•
Fazer circuitos; entendimento das portas lógicas;
•
Construir o circuito para o display de 7 segmentos;
•
Um conhecimento mais amplo das portas lógicas e
aprendizado do funcionamento de um circuito digital;
•
Como funciona um circuito digital, projetar um circuito
lógico;
•
Criar os circuitos, poder testar e ver seu funcionamento.
2.
conteúdos teóricos e práticos
•
Ajudou a fixar os conhecimentos e ver na prática o que foi
aprendido em teoria;
•
A prática do software proporcionou um maior aprendizado do
conteúdo. Fazer as portas no caderno sem testar pode passar
erro sem a gente perceber;
•
Conhecimento lógico, linguagem de programação;
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Tais respostas revelam, após a verificação dos conteúdos, que o software
proporcionou, aos alunos, os aprendizados necessários para a junção da parte
teórica com a parte prática da disciplina. Além disso, vê-se que ele foi além
da disciplina de Eletrônica Digital, pois em uma das respostas apareceram os
conhecimentos de lógica e de linguagem de programação, os quais sãos usados na
disciplina de Introdução à Programação.
No desenvolvimento de programas, é necessário que o aluno tenha
um bom conhecimento lógico. Segundo Valente (2018), o uso de metodologias
ativas deve envolver os alunos de forma a engajá-los em afazeres nos quais são
protagonistas do seu próprio aprendizado. Assim os alunos poderão criar, pensar
e desenvolver os conhecimentos sobre os conteúdos a partir do uso dos softwares,
construindo e refletindo os aprendizados.
A mais, foi realizada uma pergunta mais específica sobre conteúdo
trabalhado, sobre o uso do software e o seu entendimento sobre o circuito real:
“Você considera que o uso do software favoreceu o seu entendimento de um
circuito digital real?”. O gráfico 4 nos evidencia que, mesmo as práticas sendo
realizadas por meio de um programa, sendo totalmente simuladas, os alunos
conseguiram ter a visualização do circuito real.
Gráfico 4 – Logisim e entendimento sobre o circuito real
Fonte: Dados da pesquisa
Destaca-se ainda que, antes da montagem de um circuito real, o ensaio
desse circuito deve ser uma etapa a ser compreendida e realizada antes do projeto
concreto, pois somente assim se pode reduzir tempo de montagem e alcançar o
entendimento dos circuitos lógicos, como também aumentar a confiabilidade do
correto funcionamento do circuito final, de acordo com Tocci (2018).
A próxima e última pergunta foi subjetiva e está relacionada aos conteúdos
da parte teórica das aulas que o aluno identificou por meio do uso do software.
•
Projeção de circuitos e decodificadores;
•
Portas lógicas;
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•
As portas lógicas e o funcionamento do circuito;
•
Portas lógicas e como projetar um circuito;
•
Circuito lógicos, portas lógicas;
•
A parte da criação de circuito, usando várias portas lógicas. Poder
testar várias formar de entradas do circuito;
•
Portas lógicas e teorema de De Morgan;
•
Tabela-verdade, expressões booleanas e criação de circuitos;
•
Álgebra de Boole.
As respostas evidenciam que os estudantes foram capazes de
identificar os assuntos trabalhados na disciplina em momentos de discussão
teórica, quando do uso do programa-aplicativo. Ou seja, este proporcionou aos
discentes os aprendizados práticos da disciplina, o que nos mostra que, além da
adequada escolha e utilização do software para o ensino, os alunos conseguiram
aprender os conteúdos relacionados aos objetos de aprendizagem pretendidos,
num movimento de ação-reflexão-ação, como preconize Freire no enisno e
aprendizagem da disciplina Eletrônica Digital.
Além disso, os alunos projetaram e implementaram um decodificador
que, utilizando um código binário, escrevia uma sequência em um display de 7
segmentos, usando o Logisim, para resolver um determinado problema que lhes
foi passado. Tal implementação se mostrou bastante eficiente para dar, aos alunos,
o entendimento sobre o desenvolvimento de projetos, utilizando circuitos lógicos
digitais, construindo, assim, ainda mais os conhecimentos, conforme Valente
(1999).
4.1
M
AKE IT
T
RUE
Para o Make it True, quando foram questionados sobre se o software
possuía as ferramentas necessárias para os aprendizados da disciplina de Sistemas
Digitais (pergunta 1), os aprendizes responderam concordando praticamente em
sua totalidade, porém houve a existência de uma parte dos alunos que colocou
concordo parcialmente (11,1% das respostas), conforme gráfico 5. Isso pode
indicar que o software deixa um pouco a desejar quando se fala nas ferramentas
para o aprendizado da disciplina, o que indica a necessidade de não se restringir
a ele para aprofundar o entendimento dos assuntos; pode haver a necessidade
de buscar outro software ou ter um melhor treinamento sobre o aplicativo para
melhorar a percepção e o aprendizado dos alunos.
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Gráfico 5 – Make it True e ferramentas para o aprendizado
Fonte: Dados da pesquisa
Quando se perguntou se o programa era facilmente compreendido e
operado (pergunta 2), novamente os alunos responderam concordando totalmente
em sua maioria, deixando claro que o aplicativo é fácil de ser manuseado, o
que mostra que os alunos não tiveram dúvidas na hora de usar o aplicativo em
atividades práticas da disciplina, conforme gráfico 6 a seguir.
Gráfico 6 – Make it True e facilidade de operabilidade
Fonte: Dados da pesquisa
A próxima questão foi relacionada ao entendimento dos alunos sobre
os assuntos a partir do uso do aplicativo: “A utilização do software ajudou você
no seu entendimento sobre os conteúdos da disciplina?” (pergunta 3). O gráfico
7 nos evidencia que os alunos conseguiram ter um bom entendimento sobre os
conteúdos, visto que, em sua maioria, eles concordaram totalmente.
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Gráfico 7 – Make it True e entendimento sobre os conteúdos
Fonte: Dados da pesquisa
A próxima pergunta feita para os discentes foi relacionada aos
aprendizados que obtiveram a partir do uso do software (pergunta 4 – subjetiva);
“Quais foram os aprendizados que você obteve a partir do uso do software?”.
E as respostas foram categorizadas em portas lógicas: definição, caracterização,
funções… e conteúdos diversos em torno das portas lógicas, conforme estão
apresentadas nos tópicos a seguir:
1.
portas lógicas: definição, caracterização, funções…
•
A lógica entre as portas lógicas;
•
Melhora no raciocínio das saídas das portas lógicas;
•
Aprendi a resolver expressões utilizando portas lógicas;
•
Entendimento de circuito, portas lógicas;
•
No momento que estava jogando ainda não tinha absorvido
bem cada uma das portas lógicas. Sempre que tinha dúvida
clicava no “i” que permitia ver o que a porta lógica faz;
2.
conteúdos diversos em torno das portas lógicas
•
Expressões booleanas, tabela verdade, números binários, portas
lógicas;
•
Uma melhora na descrição dos circuitos lógicos digitais;
•
Conhecimento lógico, linguagem de programação;
•
Resoluções de equações/montagem de tabelas verdade.
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As respostas nos revelam que o software proporcionou, aos estudantes, os
aprendizados previstos no desenvolvimento das atividades teórico-práticas da disciplina.
Foi praticamente o mesmo resultado se comparado com o aplicativo Logisim.
Foi realizada uma pergunta sobre o uso do software e o seu entendimento
sobre o circuito real: “Você considera que o uso do software favoreceu o seu
entendimento de um circuito digital real?”. O gráfico 8 mostra que, mesmo as
práticas sendo realizadas por meio do aplicativo via celular, sendo, portanto,
totalmente simuladas, os alunos conseguiram ter a visualização do circuito real.
A mais, antes da montagem de um circuito real, a simulação pode reduzir tempo
de montagem e entendimento dos circuitos lógicos, como também aumenta a
confiabilidade do correto funcionamento do sistema final, conforme Tocci (2018).
Gráfico 8 – Make it True e entendimento sobre os conteúdos
Fonte: Dados da pesquisa
A próxima e última pergunta foi subjetiva e está relacionada aos
conteúdos da aula teórica que o aluno identificou por meio do uso do software
Make it True. As respostas estão relacionadas abaixo:
•
Descrição dos circuitos lógicos;
•
Circuitos lógicos;
•
As portas lógicas;
•
Raciocínio lógico;
•
Expressões booleanas, tabela-verdade, números binários e portas
lógicas;
•
Como retirar as expressões booleanas de um circuito;
•
Portas lógicas e teoremas de De Morgan;
•
Juntar várias portas em um circuito e ver a operação de cada uma;
•
Álgebra booleana.
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As respostas mostram que o aplicativo proporcionou, aos discentes, os
aprendizados teóricos e práticos da disciplina, o que nos evidencia que, além
da correta utilização do software, os alunos conseguiram aprender os conteúdos
relacionados aos objetos de aprendizados deles para a disciplina de Eletrônica
Digital, como também na utilização do software Logisim apresentado neste artigo.
Corroborando essa temática, Andrade, Buffon e Scarpat Junior (2018)
–
os quais evidenciam a aplicação de um software para construir e simular circuitos
elétricos – promoveram, significativamente, a participação e o engajamento dos
discentes com o objeto de estudo, o que promoveu a apropriação dos conceitos.
Nessa perspectiva, a intervenção com os softwares utilizados nesta pesquisa
apresenta resultados que apontam para um melhor processo de construção dos
conhecimentos e aprendizados na disciplina Eletrônica Digital.
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A pesquisa exploratória buscou evidenciar aspectos do ensino e
aprendizagem utilizando softwares em substituição das aulas práticas presenciais
durante o ensino remoto. Assim, o presente trabalho mostrou que os alunos
conseguiram aprender os conteúdos da disciplina de Eletrônica Digital, utilizando
os softwares Logisim e Make it True nas aulas práticas, no desenvolvimento de
projeto de decodificador para display de 7 segmentos e em uma prova da disciplina.
Nesse sentido, fica evidente que é preciso que, durante o processo de ensino, o
professor possibilite a atuação do discente como ser ativo e construtivo do seu
próprio saber, para possibilitar efetiva aprendizagem. É possível compreender que
as simulações, durante as práticas, possuem um potencial para um aprendizado
mais positivo e atrativo para os alunos.
Além disso, a realização de práticas pedagógicas, direcionadas a
objetivos claros de aprendizagem, deve levar os alunos a se envolverem em
atividades nas quais podem ser sujeitos ativos do seu próprio aprendizado. Porém,
é preciso ter cuidado na hora de escolher as práticas pedagógicas necessárias para
desenvolver com os estudantes durante o processo de ensino e aprendizagem. A
mais, o trabalho mostrou que, além da correta escolha dos softwares e aplicativos,
os discentes conseguiram ter uma visão do circuito real, o que proporciona a
realidade de como os circuitos digitais são implementados em nosso dia a dia,
contribuindo para os diversos conhecimentos adquiridos na disciplina em que foi
desenvolvida a intervenção e pesquisa.
É preciso saber também que, antes da montagem do circuito real, a
simulação, que é proporcionada pelos softwares simuladores, é uma etapa bastante
importante, pois antes do projeto concreto, os circuitos devem ser simulados com
o objetivo de reduzir o tempo de concepção e entendimento desses circuitos para
que se possa ter a confiabilidade do correto funcionamento do sistema final.
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Para o professor, é possível perceber o aprendizado para um melhor
método de ensino e aprendizado para com seus alunos, usando tecnologias para
isso. Porém, vale destacar que a correta escolha do simulador é fundamental para
que se tenha êxito no processo pedagógico dos alunos. A mais, salienta-se que,
como trabalho futuro, pode-se trabalhar em um protocolo de como o docente
deve proceder para realizar a melhor escolha do software simulador para que
possa ocorrer um aprendizado mais efetivo e envolvente para com seus alunos.
REFERÊNCIAS
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simulações para a aprendizagem de circuitos elétricos simples: uma abordagem a partir do ensino por
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Submetido em: 15/04/2021
Aprovado em: 05/10/2021
CASTRO, G. H. M.; SOUSA, A. C. G.; COSTA, K. L.; RODRIGUES, I. L.
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