Programação com Internet das Coisas

um relato de experiência sobre a realização de um curso de extensão ofertado pelo IFPR Campus Paranavaí

Resumo

Nas formações de Tecnologia da Informação cuja ênfase é o desenvolvimento de softwares, um dos maiores desafios encontrados é o ensino de lógica de programação para os alunos. Tal dificuldade se dá principalmente pelo déficit educacional existente, em especial no âmbito de ciências exatas. Segundo o Sistema de Avaliação do Ensino Básico (Saeb), 95% dos alunos saem do ensino médio sem conhecimento adequado em matemática no Brasil [Exame 2021]. Isso reflete nos cursos de desenvolvimento de software, visto que as disciplinas abordadas exigem dos estudantes aptidões que habitualmente não são trabalhadas no ensino regular, conforme propõe [Oliveira et al. 2014], levando o aluno a ter dificuldades e, por consequência, um mau desempenho durante o curso. Mas, quando associado ao uso de sistemas embarcados, o ensino de programação tende a favorecer o processo de aprendizagem. De acordo com [Perez et al. 2013], a interação de estudantes com elementos de software e hardware possibilita que o aprendizado ocorra de forma mais agradável e simples.

Nesse sentido, o uso da Internet das Coisas (Internet of Things - IoT) é uma via propícia para isso. A IoT refere-se à conexão de objetos à Internet, que se comunicam e interagem entre si e com o “mundo real”. Assim, de maneira oposta aos métodos tradicionais, a IoT dá aos alunos a capacidade de visualizar os resultados de seus softwares de forma material, e não apenas virtual. Ou seja, ao invés de interagir com o computador através de um teclado e monitor, o aluno pode utilizar sensores, LEDs, motores e outros dispositivos que trazem a programação mais próxima do cotidiano. Além disso, IoT não faz parte da ementa base da maioria dos cursos de Tecnologia da Informação, o que provoca a falta de profissionais para atender a demanda deste mercado que está em constante crescimento.

A partir desse contexto, surgiu a proposta de ofertar no campus Paranavaí do Instituto Federal do Paraná um curso de extensão sobre programação com Internet das Coisas, para a comunidade interna e externa, com o objetivo de difundir o tema e possibilitar o conhecimento ou evolução sobre a interação entre o hardware e software. Para cumprir esses objetivos, foi proposto que o curso, além de Internet das Coisas, abordasse conteúdos relacionados a circuitos, microcontroladores (como Arduino e ESP), linguagens e ambiente de programação para sistemas embarcados. O curso, inicialmente pensado para ser aplicado de forma presencial, aconteceu de forma remota, desde a preparação até a sua realização, em virtude da pandemia de COVID-19.

A primeira etapa realizada foi a preparação do material didático com base nos assuntos citados. Foram elaboradas aulas separadas por tema, com apresentações de slides, cujo conteúdo foi baseado nos cursos "Eletrônica: conceitos e componentes básicos" e "Programação física com Arduino" da plataforma CodeIoT [CodeIoT 2021], dos quais o material foi utilizado sob licença com o consentimento dos distribuidores. A partir dos slides, foram produzidas videoaulas com explicações sobre conceitos teóricos, exemplos e demonstrações práticas para subsidiar o desenvolvimento dos exercícios propostos, além de vídeos complementares disponibilizados para cada tema. Optou-se por fornecer aulas gravadas a fim de evitar impasses relacionados à conexão de internet e, ainda, permitir que os alunos estabelecessem um estudo flexível e adaptado às suas rotinas. As atividades foram preparadas para propiciar a fixação do conteúdo trabalhado nas aulas, em especial das que envolveram conceitos práticos, como a manipulação de componentes eletrônicos e do Arduino. Foram propostas questões com diferentes contextos ou aplicadas a situações cotidianas. Para realizá-las, foi usada a plataforma online Tinkercad, que simula a construção de circuitos.

Concomitante à elaboração dos materiais e exercícios, foi realizado o planejamento do arranjo das aulas, que foram distribuídas em um período previsto de quatro semanas de duração. Considerou-se a sequência lógica dos temas abordados, a duração das videoaulas e a quantidade dos respectivos vídeos complementares. A quantidade de atividades propostas, por sua vez, levou em conta a quantidade de aulas disponibilizadas por semana. Para a hospedagem dos materiais, foi utilizado um Ambiente Virtual de Aprendizagem (AVA) Moodle, a fim de centralizar e organizar o curso, desde a disponibilização das aulas até o envio das tarefas realizadas pelos alunos, entre outras funções que favoreceram a concretização do curso na modalidade a distância, como o envio de mensagens entre os participantes e os organizadores.

Após a finalização do material didático e da organização do ambiente virtual, foi realizada a aplicação do curso em uma turma de controle com 11 participantes, todos da comunidade externa. A duração foi de trinta dias, em que a cada semana foram disponibilizados os conteúdos e atividades do respectivo período. Nas primeiras três semanas, o prazo foi de 7 dias para a resolução dos exercícios. Na última semana, o período para a realização das atividades foi de 10 dias. A partir da segunda semana também foram fornecidos vídeos com a resolução das tarefas do período anterior. Além da correção geral, foram dados feedbacks individuais para cada questão entregue através do AVA. Ademais, foram oportunizados dois horários semanais para atender os alunos com eventuais dúvidas, um vespertino e o outro noturno, através do Google Meet.

Por fim, após o período de 30 dias, foram contabilizados os dados referentes à assiduidade de cada aluno que entregou as atividades. Foi emitido o certificado de participação para todos os que atingiram 75% de frequência através da resolução dos exercícios propostos. Desde o início da aplicação, os participantes estavam cientes da condição de frequência mínima para conclusão do curso e certificação. Dos 11 participantes, 4 obtiveram a regularidade necessária e concluíram a carga horária total.

Posterior à turma de controle, foram ofertadas duas turmas do curso, uma para o público em geral, com duração de 30 dias, e uma para a comunidade interna do campus, como parte da Olimpíada de Robótica do IFPR-Paranavaí, aplicada em 15 dias para se adequar ao período de realização do evento. Foram mantidas todas as outras configurações da turma de controle, como o uso do AVA e a disposição do conteúdo.

Anterior à aplicação, o curso foi divulgado junto a um formulário para inscrição. A divulgação foi feita através da publicação de um banner compartilhado através das redes sociais e do site institucional do campus. O questionário solicitava informações básicas para contato e questionamentos a respeito da familiaridade dos inscritos com Internet das Coisas e do conhecimento sobre programação de computadores e plataforma Arduino, a fim de conhecer o perfil dos alunos. A turma que integrou a Olimpíada de Robótica teve um trabalho de divulgação associado às demais atividades do evento. Após o período de inscrição, os inscritos foram orientados via e-mail para realizarem o cadastro no Moodle e, feito isso, poderiam acessar o curso.

Na turma aberta para a comunidade externa, foram recebidas 44 inscrições, das quais 24 ingressaram no ambiente virtual e, desses, 10 atingiram a frequência necessária para a certificação. Na turma oferecida como parte da Olimpíada de Robótica, 16 alunos inscreveram-se e se cadastraram no AVA, dos quais 6 obtiveram o certificado. Durante a realização das três turmas, nenhum aluno participou dos atendimentos remotos oferecidos. Ao final, para identificar a perspectiva dos alunos que participaram do curso, foi aplicado um questionário com os concluintes, com participação voluntária, a respeito das seguintes dimensões: interação/comunicação promovida pelo curso, qualidade do material didático, atendimentos remotos, exercícios e correções, organização curricular e ferramentas utilizadas, e contribuições finais.

Em geral, o curso apresentou resultados bastante positivos em relação às esferas avaliadas e uma participação significativa. Os alunos que concluíram o curso, em sua maioria, apontaram contentamento a respeito do AVA utilizado, da maneira como o curso foi organizado e dos conteúdos abordados. Considerando as três turmas ofertadas, 51 pessoas participaram ao menos da primeira semana do curso e, dentre esses, 20 alunos concluíram a carga horária proposta. Os fatores que motivaram a evasão dos participantes não são conhecidos, pois o questionário final foi respondido apenas por alunos que concluíram o curso. De acordo com as respostas do formulário, a maior parte dos concluintes recomendaria o curso para outras pessoas e, por fim, uma boa parcela dos alunos pesquisados considerou que o curso Programação com Internet das Coisas proporcionou um incentivo para que eles começassem a estudar sobre IoT.