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Trabalho de Conclusão de Curso

Bauru - Fevereiro 2014

Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” - UNESPFaculdade de Arquitetura, Artes e ComunicaçãoDepartamento de Design

Aluna: Daniela Yumi OnariOrientadora: Profª. Drª. Cassia Leticia Carrara Domiciano

Co-orientador: Prof. Dr. Wilson Massashiro Yonezawa

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Índice

Agradecimentos

Resultados e Discussões

IntroduçãoResumo

Referências

Metodologia

Pesquisa teórica

Sobre o conteúdo ensinado na escola

Aplicativos Móveis

Uso na Educação – Objetos de Aprendizagem

Sistema operacional Android

O que são os sensores?

Identidade Visual

Tipos de sensores do Android

Conteúdo, Design e Interatividade das telas

Elementos gráficos

Design

Escolha tipográfica

Design instrucional

Linguagem visual

Sense ON : Ensinando Ciências com os sensores do Android

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Agradeço com carinho à minha orientadora, Profª. Drª. Cassia Leticia Carra-ra Domiciano, que além de orientar neste projeto de Conclusão de Curso, também me orientou em matérias por quase todos os anos de faculdade, sempre aconselhando e me ajudando a melhorar a cada trabalho entregue. Agradeço a ela também por este último ano que passou, pois tive a oportu-nidade de ser orientada no estágio, além de ser um exemplo de profissional que espero ser algum dia.

Agradeço ao meu co-orientador, Prof. Dr. Wilson Massashiro Yonezawa, que ajudou muito nas áreas interdisciplinares ao Design, mostrando que o design também faz parte da Educação e das Ciências, tanto neste trabalho quanto na Iniciação Científica do ano passado, que sem essa experiência, esse proje-to talvez não seria o mesmo, ou até mesmo nem pensaria em realizar.

Agradeço à aluna do curso de Ciência da Computação, Danielle Domene-ghetti Crepaldi, pela ajuda e cooperação, programando e participando deste projeto para que o aplicativo pudesse ser concretizado.

E por final, agradeço a todos os amigos e familiares que apoiaram o projeto e a minha chegada até aqui! Principalmente aos meus pais, que me criaram e educaram para dar valor à educação e ao trabalho, e dando-me a oportu-nidade de estudar Design.

Agradecimentos

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Com o aumento da demanda de conteúdo digital na educação, a cons-trução de um aplicativo para dispositivos móveis pode ser um grande aliado no ensino de ciências. Como um material educativo requer cuidados espe-ciais quanto à transposição dos conceitos científicos e ao engajamento do aluno para otimizar seu aprendizado, é importante que o projeto como um todo tenha consistência. Esse trabalho de conclusão de curso pretende in-vestigar e produzir o conteúdo e os elementos gráficos de um aplicativo que usa os sensores internos do sistema operacional Android para auxiliar os pro-fessores dentro da sala de aula a ensinar ciências a alunos do Ensino Médio, especificamente os conceitos de Fotossíntese e Respiração (Biologia).

Palavras-chave: design, aplicativo para tablets, ensino de ciências.

As the demand for digital content in education rises, the construction of a mobile application for tablets can be a great ally in Science Teaching. Since educational material requires special care when we look at the transposition of scientific concepts and the students’ engagement to optimize their learning, it’s important that the whole project has a consistency. This graduation proj-ect’s objective is to investigate and produce the concept and graphic elements of an app that uses the internal sensors of Android’s operational system to help teachers inside the classroom when teaching science to High School students, specifically about Photosynthesis and the plant’s respiration (Biology).

Key-words: design, mobile application, science teaching.

Resumo

Abstract

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Atualmente observamos uma crescente demanda por conteúdos digitais na educação na forma de livros eletrônicos (e-books), objetos de aprendiza-gem, animações, áudio e vídeo digital, etc. No ensino público esta demanda pode ser observada nas ações do MEC relacionadas aos dispositivos móveis:

“O Ministério da Educação vai investir [na] compra de 600 mil tablets para uso dos professores do ensino médio de escolas públicas federais, estadu-ais e municipais. [...] O objetivo do projeto Educação Digital – Política para computadores interativos e tablets, é oferecer instrumentos e formação aos professores e gestores das escolas públicas para o uso intensivo das tecnologias de informação e comunicação (TICs) no processo de ensino e aprendizagem.” (LORENZONI)

O material didático em formato digital incorpora recursos e vantagens, tais como: facilidade de replicação; disponibilidade de acesso; facilidade de atualização do conteúdo e diferentes formas de interatividade, que os ma-teriais impressos não oferecem. O tablet pode ser utilizado ainda além da interatividade tátil quando se explora seus sensores internos. Um artigo pro-duzido pela Devmedia, na Revista Java Magazine 94 explica os sensores:

“Um sensor é a denominação comum de dispositivos elétricos, eletrôni-cos, mecânicos ou biológicos, capaz de responder a estímulos da natureza física, tais como temperatura, pressão, umidade, velocidade, aceleração e luminosidade. [...] A partir do Android 1.5, tablets e smartphones come-çaram a fornecer suporte a uma série de sensores, oferecendo a usuários e desenvolvedores a possibilidade de utilizá-los para finalidades diversas, incluindo realidade aumentada e entrada baseada em movimentos.”

Assim, com esse projeto, podemos investigar a produção de material di-gital educativo para dispositivos móveis juntando Tecnologia, Design e Edu-cação, tendo como público alvo os alunos do Ensino Médio, mas não excluin-do como usuário também os professores que vão orientar os alunos dentro da sala de aula.

Introdução

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A pesquisa teórica consiste em um levantamento bibliográfico e docu-mental sobre os seguintes temas: o design e suas especificidades, jogos de dispositivos móveis na área da educação, desenvolvimento de TICs e docu-mentos oficiais do MEC para o ensino de ciências (PCN, PCN+, OCN).

Após escolhido os temas das ciências contemplados pelo aplicativo, consulta a profissionais da educação em suas respectivas áreas de atuação, para o desenvolvimento do conteúdo teórico abordado no produto.

O projeto prático consiste no desenvolvimento da Identidade Visual e das telas interativas do aplicativo.

Este projeto foi feito em parceria com uma estudante do curso de Ci-ência da Computação, Danielle Domeneghetti Crepaldi, que tomou parte no projeto na área de pesquisa, desenvolvimento e programação do apli-cativo. Ela também o apresentou como parte de seu Trabalho de Conclusão de Curso pela Faculdade de Ciências da UNESP – Bauru. Dessa maneira, ela acompanhou tanto o desenvolvimento inicial do material digital, quanto as partes finais de aplicação.

Metodologia

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Pesquisa teórica

Conteúdo Teórico do Ensino Médio

Contido no objetivo de criar os elementos gráficos existe uma série de temas que podem ser explorados dentro das matérias obrigatórias do Ensi-no Médio. De acordo com os Parâmetros Curriculares Nacionais,

“Os objetivos do Ensino Médio em cada área do conhecimento devem envolver, de forma combinada, o desenvolvimento de conhecimentos práticos, contextualizados, que respondam às necessidades da vida con-temporânea, e o desenvolvimento de conhecimentos mais amplos e abs-tratos, que correspondam a uma cultura geral e a uma visão de mundo.” (PCN, p.6, 2000)

Após escolhido e tema da Fotossíntese (na Biologia) adiciona-se a visão do PCN, a proposta curricular do Estado de São Paulo onde este tema se insere para os alunos da segunda série, sob o tema de Organização celular e funções vitais básicas. Assim, é preciso abordar os “processos de obtenção de energia pelos sistemas vivos: fotossíntese e respiração celular” como par-te do conteúdo específico. O ensino da Biologia deve agir como meio para ampliar a compreensão sobre a realidade.

Além disso, é preciso também levar conta a interdisciplinaridade da Bio-logia com as outras ciências, como os conhecimentos físicos e químicos para entender o mundo ao seu redor como “manifestação de sistemas organiza-dos e integrados, em constante interação com o ambiente físico-químico” (OCN, p.20, 2008) e “entender os conhecimentos geográficos e históricos para compreender a preservação ou a destruição dos ambientes naturais e mesmo para compreender a produção do próprio conhecimento biológi-co” (PCN+, p. 39, 2006), assim como relacionar a Biologia e suas descobertas com as Ciências Humanas:

“Elementos da história e da filosofia da Biologia tornam possível aos alu-nos a compreensão de que há uma ampla rede de relações entre a produ-ção científica e o contexto social, econômico e político. É possível verificar que a formulação, o sucesso ou o fracasso das diferentes teorias científi-cas estão associados a seu momento histórico.” (PCN, p. 12, 2000)

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Pesquisa teórica

Aplicativos Móveis

Uso na Educação – Objetos de Aprendizagem

De acordo com o Learning Objects Metadata Workgroup, objetos de aprendizagem (Learning Objects) podem ser definidos por “qualquer enti-dade, digital ou não digital, que possa ser utilizada, reutilizada ou referen-ciada durante o aprendizado suportado por tecnologias”.

A seguir, texto elaborado por Danielle Domeneghetti Crepaldi, sobre Objetos de Aprendizagem, o Sistema Operacional Android e os sensores desse sistema, temas importantes da pesquisa e desenvolvimento do nosso projeto.

Para Wiley (2001, p.3), um objeto de aprendizagem é “[...] qualquer recurso digital que possa ser utilizado para o suporte ao ensino”. Se-gundo Muzio apud Silva (2006, p.101) “os OA são considerados objetos designados e/ou utilizados para fins instrucionais e incluem desde ma-pas e gráficos até demonstrações em vídeos e simulações interativas, na maioria das vezes de cunho digital”.

Os objetos de aprendizagem auxiliam na aprendizagem, ainda, no sentido de promover a criatividade por meio da utilização de diversas mídias: jogos, vídeos, simulações e etc. Agregando, dessa forma, maior significado ao aluno, uma vez que instigam a combinação de texto e imagem. A complementaridade de informações e recursos por meio de um ambiente colaborativo requer flexibilidade conjuntamente, princi-palmente, com a inovação de seus agentes.

Conforme sintetizado por Tarouco, Fabre e Tamusiunas (2003), um OA deve apresentar as seguintes características:

• Reusabilidade:umobjetodeaprendizagemdevepossuirumpa-drão para facilitar sua reutilização, ou seja, deve possuir requisitos que possibilitem usuários diferentes, em contextos diferentes a utilizá-lo.

• Interoperabilidade:DeacordocomArantes,MirandoeStudart(2010, p. 28), “refere-se a capacidade de o sistema operar através de uma variedade de hardware, sistemas operacionais e buscadores”. As-

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sim, é possível utilizar o mesmo objeto em locais distintos utilizando diferentes ferramentas e plataformas.

• Acessibilidade:facilmenteacessívelviainternet;• Durabilidade:capacidadedeseadaptarcasoatecnologiade

base seja alterada, sem a necessidade de reprogramação do objeto de aprendizagem, já que o mesmo pode se adaptar a qualquer platafor-ma;

• Adaptabilidade: garante que o objeto de aprendizagem seráadaptado para tratar situações e necessidades individuais, ou seja, é adaptável a qualquer ambiente de ensino;

• Granularidade:quantomaioragranularidade,maiorserásuareutilização. A granularidade define o tamanho ideal do objeto de aprendizagem;

Sistema Operacional Android

O Android foi desenvolvido pela empresa Android Inc., empresa fundada em 2003 por Andy Rubin, Rich Miner, Nick Sears e Chris Whi-te, na cidade de Palo Alto na Califórnia (EUA). Trata-se de um sistema operacional de código aberto (open-source) projetado principalmente para smartphones e tablets. Contém um sistema operacional baseado emLinux,interfacevisualrica,GPS,diversasaplicaçõesdisponíveiseum ambiente de desenvolvimento bastante poderoso e flexível.

O Android é completamente livre e de código aberto (open-sour-ce), o que proporciona uma evolução constante ao sistema, já que di-versos programadores poderão contribuir para torná-lo melhor. Isso também favorece os fabricantes de celulares, uma vez que é possível criar novas interfaces para o usuário e adicionar recursos internos, sem a necessidade de ter que pagar para usar o sistema. (LECHETA, 2010).

A documentação disponibilizada pelo Android tem facilitado a na-vegaçãoemváriospacotespresentesnoSDK.IncluitambémumGuiade Desenvolvimento de alto nível e links para a comunidade Android. Pelo fato de ser open-source há vários tutoriais disponíveis em vídeos, sites e comunidades que facilitam o aprendizado e desenvolvimento de aplicativos Android.

O Android pode ser executado em vários dispositivos com diferen-tes tamanhos de tela e resoluções. Ao contrário do iOS, por exemplo, que possui seu próprio sistema operacional exclusivo para o hardware

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do dispositivo, o Android contém ferramentas que auxiliam o desen-volvimento de aplicações compatíveis com diferentes fabricantes.

EntreelesestãoaMotorola,Sony,SamsungeLG,cadaumcomuma adaptação para o sistema e com diferentes versões Android, au-mentando o alcance do aplicativo.

O que são os sensores?

Segundo Fuentes (2005), um sensor pode ser definido como um dispositivo que converte uma grandeza física (como temperatura, pressão, umidade, velocidade, aceleração e luminosidade) em um si-nal elétrico (Figura 1).

As principais características de um sensor são: linearidade (repre-senta o grau de proporcionalidade entre o sinal gerado e a grandeza física). Quanto maior a linearidade, mais fiel é a resposta do sensor ao estímulo recebido); e faixa de atuação (representa o intervalo de va-lores da grandeza em que pode ser utilizado o sensor, sem causar sua destruição ou a imprecisão na leitura). (ROSÁRIO, 2005).

De acordo com NOMADS (2000), os sensores podem ser classifica-dos de acordo com o tipo de energia que detectam. Por exemplo:

Figura 1 Esquema de funcionamento de um sensorFONTE: Adaptação da imagem disponível em FUENTES, s.d, p. 1.

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• Sensoresdeluz:célulassolares,fotodiodos,fototransistores,tubos fotoelétricos, sensor de imagem;

• Sensoresdesom:microfone,sensoressísmicos;• Sensoresdetemperatura:termômetros,termopares,resistên-

cias sensíveis a temperatura, termostatos;• Sensoresdecalor:bolómetro,calorímetro;• Sensoresderadiação:contadorGeiger,dosímetro;• Sensoresderesistênciaelétrica:ohmímetro;• Sensoresdecorrenteelétrica:galvanômetro,amperímetro;• Sensoresdetensãoelétrica:electrómetro,voltímetro;• Sensoresdepotênciaelétrica:wattímetro;• Sensoresmagnéticos: bússolamagnéticas, bússola de fluxo

de porta, magnetômetro, dispositivo de efeito Hall;• Sensores de pressão: barômetro, barógrafo, indicadores da

velocidade do ar;• Sensores demovimento: velocímetro, coordenador de giro,

tacômetro;• Sensoresdeorientação:giroscópio,horizonteartificial,giros-

cópio de anel de laser;• Sensoresmecânicos:sensordeposição,selsyn,chave;• Sensoresdeproximidade:presentesem telefones celulares,

detecção de papel nas fotocopiadoras, por exemplo.

Antes do lançamento dos dispositivos móveis os sensores eram raramenteencontradosnocotidianodaspessoas.Geralmenteesta-vam presentes em aparelhos projetados para propósitos específicos, tais como medir a temperatura em fornos, pressão de pneus e sistema de controle remoto de televisões.

A partir do Android 1.5, tablets e smartphones começaram a for-necer suporte a uma série de sensores, oferecendo a usuários e de-senvolvedores a possibilidade de utilizá-los para finalidades diversas, incluindo realidade aumentada e entrada baseada em movimentos.

Os sensores presentes nos dispositivos Android são baseados em dois tipos (Android Developers, 2013d):

• Hardware: são componentes físicos presentes em smartpho-nes e tablets. Oferecem dados obtidos através de medições realizadas diretamente sobre determinadas propriedades ambientais, tais como aceleração, intensidade do campo magnético ou mudança angular.

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• Software ou Sintéticos: não são componentes físicos. Na ver-dade, fornecem uma camada de abstração entre o código da aplica-ção e os componentes de baixo nível dos aparelhos móveis. Os dados obtidos provêm da combinação de um ou mais sensores baseados em hardware.

Tipos de Sensores da plataforma Android:

Sensores Ambientais Composto por quatro sensores baseados em hardware que per-

mitem monitorar várias propriedades ambientais. São utilizados para monitorar a umidade relativa do ambiente, iluminação, pressão at-mosférica e temperatura ambiente. Com exceção do sensor de luz, normalmente empregado para controle do brilho da tela, nem sempre estão disponíveis nos dispositivos portáteis.

Sensores de movimentoTais sensores permitem controlar o movimento realizado em um

dispositivo. Dois deles são baseados em hardware (acelerômetro e gi-roscópio), e três podem ser baseados em hardware ou software (gra-vidade, aceleração linear e sensores de vetor de rotação). A maioria dos dispositivos Android possuem um acelerômetro, e muitos agora incluem um giroscópio. A disponibilidade dos sensores baseados em software é variável, pois muitas vezes dependem de um ou mais sen-sores de hardware para obter seus dados.

São úteis para indicar a movimentação realizada por um disposi-tivo, tal como inclinação, rotação ou agitação. O movimento é geral-mente um reflexo de uma entrada direta do usuário (por exemplo, um jogador controlando a direção de um carro em um jogo), ou um refle-xo do ambiente físico no qual o dispositivo está inserido (por exemplo, a movimentação que o mesmo está sofrendo enquanto o usuário está dirigindo o carro).

Sensores de orientaçãoA plataforma Android fornece dois sensores que permitem deter-

minar a orientação de um dispositivo: o sensor de campo magnético, presente na maioria dos aparelhos, e sensor de orientação. Além des-ses, fornece um sensor que permite determinar o quão perto o apa-

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relho está do rosto do usuário (utilizado por exemplo, durante uma ligação telefônica), normalmente presente em aparelhos celulares: sensor de proximidade.

Tanto o sensor de campo magnético quanto o sensor de proxi-midade são baseados em hardware. O sensor de orientação é basea-do em software e deriva seus dados do acelerômetro e do sensor de campo magnético.

O Sensor de luminosidade (Sensor.TYPE_LIGHT)

Geralmenteutilizadoparaajustarobrilhodateladoaparelhoconforme a luz ambiente. O sensor de luz está localizado, normal-mente, no visor do dispositivo sob uma pequena abertura de colo-ração preta sobre o vidro. Trata-se de um fotodiodo, que opera sob o mesmo princípio físico de um LED (diodo emissor de luz). Porém, ao invés de produzir luz quando uma tensão é aplicada, este tipo de sensor gera uma tensão quando a luz incide sobre o mesmo. Apre-senta valores em lux e opera numa faixa que varia de 1 a 30.000 lux, com resolução de 1 lux.

Lux (lx) é a unidade de iluminação do Sistema Internacional de Medidas (SI), e mede a incidência perpendicular de 1 lúmen (uni-dade de medida de fluxo luminoso) em uma superfície de 1 metro quadrado.

Diferentes condições de iluminação geram valores distintos de luminância. O valor de 0,25 lux, por exemplo, é como o brilho indire-to da lua cheia - brilhante o suficiente para ser captado pelos olhos humanos, mas uma câmera sem flash não seria capaz de capturar a luz suficiente para tirar uma foto. Um dia nublado equivale a 10,000 lux; a luz do dia possui valor em torno de 20,000 lux; e a luz solar direta equivale a cerca de 110,000 lux. No entanto, esses números podem variar dependendo do ambiente, devido a presença de som-bras e outras fontes de luz, e assim gerar diferentes leituras de lux em determinados locais.

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Pesquisa teórica

Design

Design instrucional

De acordo com Andrea Filatro (2008), o design instrucional planeja, de-senvolve e aplica métodos, técnicas atividades, materiais, eventos e pro-dutos educacionais em situações didáticas específicas a fim de promover a aprendizagem humana. É o processo de identificar um problema de aprendi-zagem e desenhar, implementar e avaliar uma solução para esse problema.

JaneMcGonigal(2012)apontaparaageraçãoatualdecriançaseado-lescentes que estão na escola hoje (a primeira geração a crescer na internet, nascidas de 1990 para cá) que buscam os jogos de uma maneira como os jovens que vieram antes não fazem.

“Elas sabem como é sentir uma ativação extrema e positiva, e quando não estão fazendo isso, ficam entediadas e frustadas. (…) Para a maioria delas, a escola dos dias de hoje é apenas uma longa série de obstáculos necessários que produzem estresse negativo. O trabalho é obrigatório e padronizado, e o fracasso fica registrado permanentemente no boletim escolar. Como resultado, há uma conexão cada vez menor entre os am-bientes virtuais e a sala de aula.” (p. 133)

Assim, podemos utilizar desse interesse na tecnologia para que a aula possa ter produtividade, seja em formato de jogo, ou num instrumento digi-tal que proporcione interatividade, assim como um aplicativo.

Linguagem visual e interface

Para expressar todo esse conteúdo teórico sobre a Biologia, com as inte-rações possíveis dos aplicativos móveis e os sensores, usando os princípios do design instrucional, foi escolhida uma linguagem próxima à infográfica – que é usada em jornais e revistas -, que por ser dinâmica, conter imagens e gráficos e organizar a informação de maneira que poderá ser mais bem entendida pelo leitor, cabe muito bem nesse projeto.

Para Mário Kanno (2013), a linguagem infográfica se diferencia na au-sência do texto/narrativa convencional (colunas de texto) que é substituído por cotas, legendas e blocos de texto em tópicos e o uso intensivo de diagra-

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mas — representação gráfica de fatos, fenômenos ou relações por meio de figuras geométricas (pontos, linhas, áreas etc.). Não se trata de eliminar a informação em forma de texto, mas de buscar tratamentos gráficos variados, combinando informação visual, para que os leitores tenham mais entradas de leitura e formas alternativas de representação para que a mensagem seja transmitida.

Assim, como o público alvo são professores e alunos do ensino médio, a representação dos elementos pode ser menos realista e mais estilizada, priorizando a informação.

Outro ponto a se levar em conta é o design de interface. Para Steven Johnson (2000), “a interface atua como uma espécie de tradutor, mediando entre duas partes, tornando uma sensível para outra”. Sendo assim, a inter-face mostra para o aluno toda aquela informação que foi construída e está armazenada no dispositivo/computador.

Ligando a linguagem infográfica com o design da interface, pode-se criar um conteúdo digital que transmite a mensagem de forma clara, mas que também leva em conta a plataforma que está sendo utilizada.

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Sense On: Ensinando Ciências com os sensores do Android

Após a pesquisa e reflexão teórica, que envolveu o design, a computa-ção e a interação com o usuário, foi produzido um roteiro para o Objeto de Aprendizagem, e as telas foram se aperfeiçoando com o desenvolvimento do projeto, de acordo com as possibilidades de programação do sistema.

A Figura 2 ao lado representa o diagrama de navegação das telas.O modo de navegação das telas também conta com os botões do tablet

que se localizam na parte inferior da tela, como descritos na Figura 3.O conteúdo teórico sobre Biologia foi construído a partir de pesquisa

noslivros“FisiologiaVegetal”deTaizeZeiger,“Fotossíntese”deGalloe“Fo-tossíntese” de Hall.

Figura 2 Diagrama de navegação das telas.

Figura 3 Funcionamento dos botões do tablet.

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Identidade Visual

As primeiras ideias para a marca foram no caminho de explorar os sím-bolos sobre o sensor de luminosidade (Figura 4), do sensor de orientação (Fi-gura 5), ou no sensor de movimento (Figura 6). Depois de perceber que essas abordagens não satisfaziam proposta de construir um aplicativo maior pos-teriormente que pudesse abranger conteúdo sobre diversas matérias e usar diversos sensores, foram feitas tentativas com um símbolo que transmitisse essa ideia (Figura 7). Mesmo assim, a nova proposta não representava a ideia dos sensores, ou do Ensino de Ciências.

Figura 4 Luminosidade.

Figura 5 Orientação.

Figura 6 Movimento.

Figura 7 Combinação de diversos sensores.

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Assim, mudando de abordagem e buscando referências no ato de sentir, a marca final foi baseada nos neurônios do corpo humano (Figura 8), que, assim como o sensor do sistema, capta grandezas físicas do ambiente e a transmitem com sinais elétricos para nosso cérebro. Com testes e ajustes, (Figura 9) chegamos à sua forma final (figura 10).

Figura 8 Neurônio.FONTE: Adaptação da imagem disponível em FREEMAN, S. p. 816.

Figura 9 Testes e ajustes da nova proposta.

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Design, conteúdo e interatividade das telas

As dimensões da tela do dispositivo usado no projeto é de 1024 x 600 pixels, e no tablet Samsung Tab 2 P3110, com tela de 7 polegadas (12,2x19,3 cmemtamanhoreal,considerandotodasuaestruturafísica),8GBdeme-mória, processador Dual Core 1.0GHzesistemaoperacionalAndroid 4.1.2 (Jelly Bean).

A seguir, apresentamos os resultados - tela a tela - do aplicativo propos-to, com o processo de desenvolvimento, esclarecimentos sobre o conteúdo, o funcionamento da interatividade e o design. Em ordem: Menu principal e Menu Fotossíntese, Sobre, Créditos, Importância da fotossíntese, Linha do tempo, Aparelho fotossintético, Processo da fotossíntese, Física na fo-tossíntese e Química na fotossíntese.

MENU

Existem dois menus no aplicativo, como representado no esquema da Figura 16.

Menu PrincipalFotossíntese

Importância da fotossíntese

Linha do tempo

Aparelho fotossintético

Aparelho fotossintético

Processo da fotossíntese

Física na fotossíntese

Química na fotossíntese

Sobre

Créditos

Menu Fotossíntese

Figura 16 Conteúdo dos menus.

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E assim, os primeiros rascunhos do menu foram produzidos, conforme Figura 17.

Figura 17 Rascunhos dos menus.

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Importância da Fotossíntese

A primeira ideia para esta tela, logo no inicio do projeto era pra que fosse somente com um texto e imagens explicativos (Figura 24).

Figura 24 Rascunho da tela “Importância da Fotossíntese”.

Figura 26 Teste de composição da tela no computador

Mas com o projeto em andamento, e tendo em mente uma maior experi-ência com interatividade, surgiu outra ideia de usar o sensor. Assim, esta tela conta com a interatividade do sensor, que ao receber ou não luz, mostra como seria a Terra com e sem fotossíntese. Primeiro foram feitos rascunhos no papel (ao lado, Figura 25) e depois um esquema no computador (Figura 26).

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Figura 25 Rascunho no papel da tela “Importância da Fotossíntese”.

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O segundo projeto de linha do tempo é apresentado para este relatório, e ainda não foi programado no aplicativo “real”. Em formato tipo jogo de tabuleiro, contendo imagens e as datas nos lugares onde ficariam as “casas” dos tabuleiros, o aluno pode explorar o desenvolvimento da teoria da fo-tossíntese, clicando em cada “casa” para saber mais sobre o que aconteceu na data escolhida. Os primeiros rascunhos buscavam explorar as diversas formas que esse “caminho” podia levar (Figura 31).

Figura 31 Rascunhos.

45

E assim, com a divisão do espaço disponível e alguns testes de disposi-ção dos elementos na tela (Figura 32) foi desenvolvida uma segunda linha do tempo mais interativa e que demonstrasse ao usuário as datas envolvidas no geral, antes do texto completo (Figura 33, na próxima página).

Figura 32 Análise do espaço para diagramação.

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49

Ao todo são 18 acontecimentos importantes que levaram os cientistas a entenderem o que é e como funciona a fotossíntese:

Grécia Antiga: o filósofo grego Aristóteles acreditava que o solo era res-ponsável por fornecer todos os nutrientes necessários para o crescimento das plantas.

1684: Porque as plantas crescem? O médico e alquimista Jan Baptist Van Helmont queria saber porque as plantas cresciam, tentando entender o conceito da época que explicava que elas comiam terra. Assim, Helmont desenvolveu um experimento onde cultivou um salgueiro em um vaso de cerâmica, fornecendo apenas água à planta. Após cinco anos, observou que a quantidade de solo no vaso era a mesma, mas a planta apresentou 73kg de ganho de peso (saltou de 2 para 75 quilos) provou com seu experimento, que o solo, sozinho, não era suficiente para nutrir as plantas, concluindo que a água era responsável pelo crescimento da planta.

1727: O cientista inglês Stephan Hales sugeriu, em 1727, que para o crescimento das plantas também estavam envolvidos luz e o ar.

1771: o químico Joseph Priestley concluiu que as plantas eram respon-sáveis por “restaurar” o ar. Em seu primeiro experimento, foi colocado um camundongo em uma campânula de vidro fechada. Passado um tempo, o animal morreu devido ao “esgotamento” de ar. O segundo experimento con-sistiu em repetir o primeiro, só que dessa vez uma planta foi colocada na campânula, junto ao animal. Neste caso, tanto a planta, quanto o animal se mantiveram vivos. Priestley observou que as plantas, ao contrário dos ani-mais, eliminam oxigênio e deu o primeiro passo importante para o estudo da fotossíntese.

1778 - 1779: o físico Jan Ingenhousz refez os experimentos de Pries-tley, confirmando suas teorias, e além disso descobriu que a “restauração” ou “purificação” do ar ocorria somente na presença da luz. Sugeriu que, na presença da luz solar, a planta consome gás carbônico, elimina oxigênio e armazena o carbono como fonte de alimento. Segundo seus experimentos, apenas as partes verdes das plantas eram responsáveis por “purificar o ar”. No ano de 1779, Ingenhousz documentou o papel essencial da luz na fotos-síntese.

1800: T. W. Engelmann projetou um espectro de luz sobre os cloroplas-

50

tos espirais da alga verde filamentosa Spirogyra e observou que bactérias dependentes de oxigênio introduzidas no sistema acumulavam-se na região do espectro onde os pigmentos de clorofila absorviam. Esses espectro de ação forneceu as primeiras indicações sobre a efetividade da luz absorvida pelos pigmentos no funcionamento da fotossíntese.

1804: O cientista Nicholas Theodore de Saussure demonstrou que a água também era uma substância importante para o desenvolvimento da planta. Segundo seus experimentos, durante o processo da fotossíntese, ocorrem trocas de volumes iguais de oxigênio e gás carbônico e a planta re-tém carbono e ganha peso.

1864: Na segunda década do século XIX, descobriu-se que a clorofila era responsável pela coloração verde das plantas, além de desempenhar um papel importante na fotossíntese. Na época, mais precisamente em 1864, o botânico e fisiologista alemão Julius Von Sanchs demonstrou a função da clorofila, localizada nos cloroplastos.

1893: Charles Reid Barnes propõe dois termos, fotossintaxe e fotossín-tese, para nomear o processo biológico da síntese de compostos de carbono complexos a partir de ácido carbônico na presença de clorofila e sob a influ-ência da luz. Com o tempo, o termo escolhido para uso foi “fotossíntese”.

Final do séc. XIX: Outros cientistas estabeleceram os papéis do CO2 e da H2O e mostraram que matéria orgânica, especificamente os carboidra-tos, são um produto da fotossíntese, junto com o oxigênio. A reação química geral para a fotossíntese, em equilíbrio, podia ser escrita da seguinte forma:

6 CO2 + 6 H2O →luz, planta → C6H12O6 + 6O2

1900: A luz também é uma partícula, a qual denominamos fótons. A exis-tência dos fótons como partículas foram descobertos por Max Planck (1858-1947) em 1900, ele propôs que a energia podia ser liberada ou absorvida pe-los átomos através de “pacotes” de energia (Planck nomeou esses “pacotes” de quantum, que significa quantidade fixa), sendo assim todo átomo absor-ve ou emite quantidades múltiplas de um valor fixo. Esse valor é conhecido como Constante de Planck (h), onde a sua unidade é joule segundos.

Ao estudar os efeitos da temperatura, da concentração de CO2 e da intensidade luminosa sobre a fotossíntese, o fisiologista Frederick Frost Bla-

51

ckman concluiu, em 1905, que este processo consistia em dois tipos de rea-ções: as que dependiam da luz (reações fotoquímicas) e aquelas que ocor-riam no escuro (reações bioquímicas).

1920 - 1930: Durante a década de 1920, o pesquisador Van Niel realizou estudos com bactérias fotossintetizantes, e formulou a teoria de que ao in-vés do dióxido de carbono, era a água que se degradava gerando oxigênio na fotossíntese.Niel concluiu que a fotossíntese é um processo redox. Essa conclusão tem servido como um conceito fundamental no qual se basearam todas as pesquisas subsequêntes sobre fotossíntese.

1932: Robert Emerson e William Arnold realizaram um experimento-chave que forneceu a primeira evidência da cooperação de muitas molécu-las de clorofila na conversão de energia durante a fotossíntese.

1940 - 1953: Calvin e seus colaboradores confirmaram as conclusões de Van Niel e a partir de outros experimentos, identificaram o papel do carbono na fotossíntese.

1950: O Ciclo de Calvin foi elucidado em uma série de elegantes experi-mentos realizados por M.Calvin, A. Benson, J.A. Bassham e seus colegas, na década de 1950. Calvin recebeu o prêmio Nobel em 1961 por esse trabalho. No Ciclo de Calvin, CO2 e água do ambiente são combinados enzimatica-mente com uma molécula aceptora contendo cinco átomos de carbono para gerar duas moléculas de um intermediário com três carbonos.

1954: Daniel Israel Arnon e seus colaboradores conseguiram obter clo-roplastos a partir das folhas de espinafre e reproduziram em laboratório as reações completas do processo de fotossíntese.

2010: Um estudo na Universidade de Tel Aviv descobriu que a Mangava-oriental (Vespa orientalis) converte luz solar em energia elétrica usando um pigmento chamado xanthopteri. Essa é a primeira evidência científica de um membro do Reino Animal fazendo fotossíntese.

52

Aparelho Fotossintético

Para explicar sobre a planta e os elementos que fazem parte do processo da fotossíntese, foi desenvolvida uma tela onde o usuário pode explorar as partes da planta observando que a progressão das telas indica que se está observando locais cada vez mais microscópicos, desde a folha aos cloropas-tos até chegar na fórmula química da clorofila e o um esquema em animação do processo acontecendo. Foram feitos os primeiros estudos (Figura 36).

Figura 36 Primeiros estudos.

53

Figura 37 View Pager: Horizontal Scroller.FONTE: Disponível em: < http://www.androidpatterns.com/wp-content/uploads/Horizon-talscrolling2.png >. Acesso em: 20 ago. 2013.]

Com as adaptações para a programação, usou-se um componente que se chama View Pager (Figura 37) onde navega-se pelas estruturas com o mo-vimento horizontal da direita para esquerda, e o feedback de posicionamen-to em relação às telas é representado com uma sinalização de círculos na parte inferior da tela, como na Figura 38.

O conteúdo teórico dessa seção foi retirado e adaptado do roteiro de Marcos Américo, encontrado no Objeto de Aprendizagem RIVED – Como ocorrem as reações químicas nos seres vivos: Exemplo da Fo-tossíntese além dos outros livros citados anteriormente.

A seguir, as Figuras 39 e 40 ilustram algumas dessas estruturas en-volvidas na fotossíntese. Na tela descrita na Figura 41, a estrutura tem uma animação mostrando as etapas da fotossíntese dentro da célula.

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Figura 42 Imagem incorreta sobre o processo.FONTE: Encarte de resumo para vestibular do curso OBJETIVO.

Processo da Fotossíntese

Essa é a tela que usa o sensor de luz para detectar dia e noite e assim ensinar os princípios básicos da fotossíntese e respiração.

Além de vários rascunhos, foram feitas análises de materiais didáticos e uma pesquisa extra para esse conteúdo. Quando a maioria dos materiais encontrados apresentavam falhas, como por exemplo, essa imagem retirada de um resumo para vestibular que tenta exemplificar a fotossíntese e a res-piração induzindo o aluno a pensar que a planta faz menos fotossíntese no período noturno, iguala os processos ao entardecer/amanhecer e tem varia-ção da taxa respiração ao longo do dia (Figura 42).

Consultando profissionais da área, é concluído que a imagem está erra-da. A planta não faz fotossíntese quando não há luz solar, e ela sempre man-tém seu ritmo de respiração (podendo haver mudanças não relacionadas diretamente à fotossíntese, mas a outros fatores). O processo da fotossín-tese também não ocorre sempre na mesa intensidade, mas essa mudança também não é diretamente ligada à respiração.

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Figura 43 Imagem incorreta sobre o processo.FONTE: Encarte de resumo para vestibular do curso OBJETIVO.

Outro erro muito comum é quando as imagens descrevem a fase foto-química da fotossíntese como “clara” e a fase química como “escura” (Figura 43), podendo entender-se que na fase “escura” não há luz no ambiente. Isso é errado, pois em ambas as fases há luz no ambiente, a diferença na deno-minação é que na fase fotoquímica a luz faz parte do processo, e na fase quí-mica ela não faz, mas para a fase química ocorrer, é preciso que antes a fase fotoquímica ocorra, porque estão conectadas.

Levando em conta que o aprofundamento do assunto seria conteúdo para biólogos e especialistas, realmente é preciso simplificar e resumir o conceito, mas de maneira que não seja tão facilmente confundido.

Como resultado da pesquisa teórica sobre o processo da fotossíntese e a respiração, vemos que a fotossíntese pode ser dividida na fase fotoquímica e química.

Fase fotoquímicaA fase fotoquímica é a fase dependente da luz. Nela, há a participação

das clorofilas e ocorrem a fotólise da água e a fotofosforilação cíclica e ací-clica. Todo o processo ocorre nas tilacóides (sistema membranoso interno do cloroplasto em forma de vesículas achatadas, que contém as proteínas necessárias para a fotossíntese).

60

Nessa primeira etapa, há a liberação do oxigênio e o hidrogênio é trans-ferido para moléculas de NADP para ser utilizado na fase química da fotos-síntese. Deste processo, há a formação de NADPH2.

O processo de fotofosforilação significa adição de fosfato em presença de luz (foto). A substância solúvel existente no citoplasma das células, ADP (adenosina difosfato ou difosfato de adenosina), é adicionada ao fosfato, formando o ATP (adenosina trifosfato ou trifosfato de adenosina), que tam-bém será utilizada na próxima fase da fotossíntese. A clorofila participa des-te processo.

As moléculas de ATP armazenam grande parte da energia liberada na oxidação de moléculas orgânicas nas células, e atuam como “moedas ener-géticas” a serem gastas em processos celulares.

Fase Química A fase química ocorre na matriz ou estroma dos cloroplastos e não há

necessidade direta da luz ou clorofila, mas precisa da energia armazenada no ATP produzido na fotofosforilação, dos hidrogênios provenientes da fo-tólise de água, além do CO2 do ar atmosférico e aquele produzido pela sua própria respiração.

Nesta fase, as moléculas de CO2 e hidrogênio ligadas aos seus trans-portadores (NADPH2) participam de um ciclo chamado de Calvin-Benson, e dão origem às moléculas de carboidrato (CH2O)n e água. A molécula sofre polimerização (processo que consiste na união de moléculas de um dado composto para formar um novo composto) imediata, e dá início à produção de açúcares simples, principalmente a glicólise (C6 H12O6).

2 H2O 2 H2 + O2luz e clorofila

ADP + Pi (fosfato) ATPluz e clorofila

A fotólise é o processo de decomposição de uma substância mais com-plexa em duas substâncias mais simples por ação da luz. A primeira etapa da fotossíntese consiste em uma reação química de análise (ou decomposição), realizada somente na presença de luz e de clorofila, em que a água é decom-posta em hidrogênio e oxigênio:

61

RespiraçãoOs vegetais, os animais e os decompositores liberam a energia dos com-

postos sintetizados, na fotossíntese, durante a respiração. A respiração aeró-bia ocorre nas mitocôndrias dos eucariontes e pode ser expressa através da equação:

A energia liberada é utilizada na manutenção dos fenômenos vitais.Podemos dividir a respiração celular nas seguintes etapas: glicólise, Ci-

clo de Krebs e cadeia respiratória.

GlicóliseOcorre no citoplasma da célula e produz ácido pirúvico a partir de glico-

se. Esse processo gera 2 ATPs e 2 NADH2. Cada NADH2 produzido na glicólise será convertido em 3 ATPs durante a cadeia respiratória. Portanto, ao final de todos os processos, pode-se dizer que o saldo total da glicólise é de 8 ATPs.

Para cada molécula de glicose degradada são formadas 2 moléculas de ácido pirúvico. Antes da próxima etapa, o ácido pirúvico reage com a coenzi-ma A originando a acetil-coenzima A (acetil-CoA). Nesse processo formam-se 2 NADH2que irão originar, durante a cadeia respiratória, 6 ATPs. Portanto, o saldo total da conversão ácido pirúvico em acetil-CoA é de 6 ATPs.

Ciclo de KrebsOcorre na matriz mitocondrial. Durante o ciclo são formados: 6 NADH2,

que irão originar 18 ATPs durante a cadeia respiratória; 2 moléculas de FADH2 sendo que, cada uma, durante a cadeia respiratória, irá formar 2 ATPs (total = 4ATPs),e2moléculasdeGTP,sendoquecadaumaoriginará1ATPduranteacadeia respiratória (total = 2 ATPs). Portanto, ao final da cadeia respiratória, o Ciclo de Krebs permitirá a formação de 24 ATPs.

Cadeia respiratóriaOcorre nas cristas mitocondriais e promove a conversão das moléculas

produzidasduranteasfasesanteriores(NADH2,FADH2eGTP)emmoléculasde ATP.

Simplificando o conteúdo, foi produzida uma tabela (Figura 44) que ser-ve de base para a interação dessa tela do aplicativo.

glicose + H2O+ O2 H2O+ CO2 + energia

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Figura 45 Rascunhos e testes.

Depois da análise desse conteúdo, foram feitos alguns rascunhos como exemplificados na Figura 45.

Assim, a tela final (Figura 46 e 47) foi desenvolvida, baseada nos seguin-tes conceitos:

Conforme o valor obtido pelo sensor, o cenário da tela é alterado (dia/noite) e para cada fase apresentada no indicador de produção de energia, o usuário deve arrastar para a planta o elemento necessário de sua etapa correspondente. Se não combinar os elementos corretos, as reações não acontecem.

Na tela há luz (ou não), O2, CO2 e H2O no ambiente; glicose, mitocôn-drias e clorofila na planta. Há os indicadores de energia, elementos e tipo de reação, que aparecerão de acordo com a interação do usuário.

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Escolha Tipográfica

Para este projeto, foram pesquisadas famílias tipográficas que se encai-xam no perfil da proposta e da identidade, uma fonte que possa transmitir a informação de maneira direta e clara.

A Source Sans foi feita pro Paul D. Hunt como a primeira família tipográ-fica open source da Adobe, produzida principalmente como uma fonte para interfaces. A Source Sans Pro tem inspiração na clareza e legibilidade dos designs góticos americanos de tipografia. Na sua criação, foram levados em conta a legibilidade em textos curtos e longos.

O uso do tamanho da tipografia variou em: 18 pt, 20 pt e 24 pt para tex-tos mais longos e 30 e 36 para títulos.

Source Sans Pro Regular 12 ptABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVXWYZa b c d e f g h i j k l m o p q r s t u v x w y z0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Source Sans Pro BOLD 12ptA B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V X W Y Za b c d e f g h i j k l m o p q r s t u v x w y z0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Source Sans Pro Italic 12 ptA B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V X W Y Za b c d e f g h i j k l m o p q r s t u v x w y z0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

77

Elementos Gráficos

No aplicativo também é possível acessar os conteúdos por um outro menu, chamado Navigation Drawer, um painel que pode ser visto a partir da borda esquerda da tela e mostra as opções de navegação, conforme exem-plo na Figura 58.

Assim, cada seção do aplicativo tem um ícone que o representa, no ta-manho de 48x48 pixels (Figura 59). Nas próximas páginas, a aplicação no menu (Figuras 60 e 61).

Figura 58 Navigation Drawer.FONTE: Disponível em: < http://developer.android.com/design/media/navigation_draw-er_overview.png> Acesso em: 20 ago. 2013.

Figura 59 Ícones.

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Os elementos gráficos do projeto se alinham ao projeto gráfico feito a partir da marca. Quadrados com as bordas arredondadas (Figura 62), linhas (Figura 63), a paleta de cores (Figura 64) e a tipografia.

Figura 62 Itens do menu.

Figura 63 Linhas que conectam os botões.

Figura 64 Paleta de cores.

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A seguir, uma compilação de algumas das telas finais.

Figura 65 Box e triângulo.

Figura 66 Palavras em bold para destaque.

Figura 67 Cores do fundo da tela “Processo da Fotossíntese”.

Dentro do tamanho da tela de 1024x600 pixels, esses elementos foram usados para diferenciar os níveis de informação. Por exemplo, um triângulo equilátero virado para direita, para indicar uma instrução, e box para indicar conteúdo (Figura 65).

As informações de destaque, como palavras-chave e palavras importan-tes estão em bold (Figura 66).

O uso de fundo branco é bastante presente, com exceção da tela do Processo da Fotossíntese. Já que o fundo claro/escuro (Figura 67) é um dos pontos-chave da interatividade do projeto dessa parte do conteúdo, este foi mantido com o máximo de destaque, enquanto que nas outras telas o bran-co axiliava na composição dos elementos.

90

Resultados e discussões

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Nesse projeto foi desenvolvido um protótipo de Objeto de Aprendiza-gem que tem como objetivo auxiliar no ensino da Fotossíntese para alunos do Ensino Médio. Usando a tecnologia dos sensores dos tablets de sistema Android, propõe-se um ensinar interativo que pretende melhorar o entendi-mento sobre os conceitos científicos. Usando o sensor de luz para explicar a Fotossíntese, o aluno tem ferramentas para entender melhor como o am-biente influencia e interfere no processo.

Desde as ideias iniciais de usar os sensores para o Ensino de Ciências, para a pesquisa sobre a Fotossíntese, a elaboração das telas e a adequação gráfica, foi um processo proveitoso para o crescimento profissional, e uma experiência interessante de interdisciplinaridade e trabalho em conjunto.

Assim foi produzido o conteúdo para um produto que pode um dia se tornar um Objeto de Aprendizagem completo, com diversos temas de ou-tras disciplinas. Existem outros sensores, e diferentes formas de sentir que se aplicam ao nosso cotidiano e ao que devemos aprender em sala de aula, não somente para passar no vestibular, mas também para entender cada vez melhor o mundo ao nosso redor e o mundo que construímos.

92

Referências bibliográficas

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KANNO, M. Infografe: Como e porque usar infográficos para criar vi-sualizações e comunicar de forma imediata e eficiente. São Paulo. INFO-LIDE.com. Edição eletrônica, 2013.

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