Pesquisadora da UFRN elabora tabela periódica inteligente e facilita o aprendizado de estudantes

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Tiago Eneas – CCET/UFRN

Já pensou como seria se você pudesse interagir diretamente com o conteúdo que está tentando aprender? Foi com base nessa premissa que Kaline Ferreira Nóbrega, discente do Mestrado Profissional em Química em Rede Nacional (Profqui/UFRN) e professora da rede pública de ensino básico, desenvolveu uma Tabela Periódica Inteligente (TPI). O aparato aceita perguntas sobre elementos químicos e propriedades periódicas, feitas por meio de um aplicativo conectado via Bluetooth.

As respostas, então, são dadas a partir de LEDs individuais (dispostos sob cada elemento), ou sequenciais, que descrevem uma tendência de variação de uma propriedade ao longo da tabela. Se o indivíduo deseja saber, por exemplo, de qual maneira o raio atômico muda do grupo 1 ao 18, os LEDs dos elementos se acendem em sequência e com diferentes intensidades, expondo um aumento do raio atômico conforme há uma inclinação para a esquerda da tabela.

A pesquisa demonstrou que o uso da TPI como método educacional, aplicada em conjunto com a mediação docente, contribuiu para um novo nível de conhecimento na disciplina por parte da turma que trabalhou com o aparelho. Verificou-se também que a ferramenta apresentou potencial para aumentar o engajamento e o progresso conceitual na aprendizagem das propriedades periódicas.

Essa ideia articula uma aproximação pedagógica que visa, sobretudo, o engajamento e a participação da sala de aula. Por isso, a primeira série B da Escola Estadual de Ensino Fundamental e Médio João XXIII, localizada em Cabedelo (Paraíba), foi uma parte essencial do desenvolvimento do aparelho. Os estudantes interagiram ao longo de todo o processo, atuando tanto na elaboração de perguntas para serem inseridas no sistema quanto na avaliação da estratégia como um todo.

A tabela periódica é um agrupamento de todos os elementos químicos, organizados da esquerda para a direita e de cima para baixo, na ordem de seus números atômicos (número de prótons no núcleo do átomo). É uma parte essencial da Química, uma vez que facilita a organização e o entendimento das propriedades desses elementos.

Mesmo assim, ainda são várias as dificuldades enfrentadas durante o ensino da disciplina, seja por parte de alunos ou professores. De acordo com a autora, os principais problemas se referem à falta de conexão dos assuntos com a realidade dos alunos, abstração dos conceitos, relação entre símbolos e significados, e didáticas que incentivam a memorização mecânica.

Aprendizagem colaborativa

Visando contornar tais percalços, a pesquisadora empregou a robótica educacional (RE), uma abordagem educativa que usa a tecnologia para promover o aprendizado em diversas áreas do saber. Como complemento, usou o Arduino, uma plataforma de prototipagem eletrônica de código aberto, que, neste contexto, foi programada para iluminar elementos específicos ou fornecer informações adicionais sobre eles. Desse modo, os alunos conseguiram explorar a Tabela Periódica de uma maneira mais tátil e visual.

Com o objetivo de auxiliar os discentes com os fundamentos tecnológicos necessários para o manuseio e utilização do aparelho, a professora executou uma oficina de robótica, na qual instruiu os alunos sobre como controlar os LEDs, utilizando um módulo Bluetooth e comandos de voz com Arduino. Para a realização da atividade, foram organizadas quatro equipes: três delas de quatro componentes e outra de cinco.

Posteriormente, os discentes elaboraram perguntas para a TPI com base tanto no entendimento conceitual proporcionado pelas aulas expositivas dialogadas quanto no conhecimento adquirido na oficina. Antes da implementação no sistema, as questões colocadas foram revisadas e avaliadas pela professora e, quando necessário, corrigidas.

Recepção e continuidade

Em sua maioria, os educandos reconheceram a eficácia do aparato e o consideraram útil de alguma maneira. Um deles declarou que gostou bastante da experiência e que as aulas tornaram-se mais divertidas e mais fáceis de entender. “Ela [a TPI] deixa o ensino muito mais divertido e dinâmico, e as aulas mais interessantes. Não tenho do que reclamar”, comentou mais um aluno.

No que tange às críticas e propostas de melhorias, estudantes citaram “a dificuldade que ela tem para entender as perguntas” e que “uma sugestão é melhorar a capacidade de resposta, mas [isso] não é um problema”. Outro comentário menciona que o projeto é interessante, mas que o tempo despendido para a montagem do sistema da tabela foi custoso.

Fernando José Volpi Eusébio de Oliveira, docente do Instituto de Química (IQ) e orientador de Kaline, declara que a ideia de uma TPI não é nova, mas que torná-la portátil e acessível em qualquer local é algo inovador. “Para o desenvolvimento do dispositivo, foi traçada uma estratégia de abordagem, envolvendo uma série de atividades sobre o assunto, baseadas nos preceitos da aprendizagem significativa, que propõe um ensino interdisciplinar e aplicado, no qual os alunos utilizam de seus conhecimentos prévios para consolidar novos conceitos, a partir de experiências concretas”, comenta o professor.

A aplicação e os resultados foram, para Kaline, muito satisfatórios e recompensadores. Ela destaca que, com a elaboração da TPI, buscou-se promover uma compreensão semiótica dos conceitos químicos, contribuindo para a construção dos significados por parte dos estudantes, proporcionando subsídios para o desenvolvimento de uma aprendizagem mais significativa no contexto do ensino de Química.

“Continuaremos, mesmo após o mestrado, fazendo melhorias. Nosso objetivo é que o protótipo se torne realmente vendável e acessível ao mercado. A proposta é que, futuramente, possamos utilizar inteligência artificial integrada à TPI”, completa. Além disso, a autora conta que o software que se conecta à tabela pode ser patenteado e que o processo deverá ser iniciado em breve, junto à Agência de Inovação (Agir/UFRN).

Detalhes do dispositivo 

O aparelho possui formato de maleta e foi projetado para simplificar a locomoção, facilitando o transporte entre diferentes salas de aula. Tem um comprimento de 50 cm e altura de 30 cm. Cada quadrado, que possui um pequeno furo no centro, destinado à inserção de um pequeno LED, tem medidas de 3 cm de altura, 2,7 cm de largura e 3 cm de profundidade.

A estrutura da TPI tem profundidade total de 6 cm, dividida em duas partes de 3 cm cada. A primeira parte é fixa e tem uma base com 3 cm de profundidade, enquanto a segunda parte, que é móvel, tem mais 3 cm de profundidade e servirá para proteger equipamentos eletrônicos inseridos na parte de trás da maleta.

O produto foi desenvolvido durante a dissertação de mestrado de Kaline, intitulada Tabela Periódica Inteligente: desenvolvimento de uma ferramenta interativa como recurso educacional para o Ensino de Química, disponível no repositório institucional da UFRN. A parte tecnológica foi feita com auxílio de Diemano Bruno Lima Nóbrega, especialista em Tecnologia da Informação.