A condução do inquérito científico remotamente tem sido praticada há mais de 25 anos, temos como exemplo as muitas experiências realizadas do programa de exploração de Marte da NASA16por meio do - Strategic Plan for Education em 1992. Este programa foi um plano estratégico da NASA para a educação, que buscava promover a excelência no sistema educacional por meio do incentivo à alfabetização das competências científicas e tecnológicas. Dentre as atividades para o nível secundário, uma proposta de experimento
16NASA - National Aeronautics and Space Administration - a Administração Nacional da Aeronáutica Espacial é uma agência do Governo Federal dos Estados Unidos responsável pela pesquisa e desenvolvimento de tecnologias e programas de exploração espacial.
remoto científico de Marte é citado no documento.
Em seu livro - "Using Remote Labs in Education" Zubia e Alves (2011), atribuem como os pioneiros em laboratórios remotos os projetos estruturados por Molly Shor, da Oregon State University, EUA, e Jim Henry, da Universidade do Tennessee, em Chattanooga, EUA, estes projetos foram descritos por Molly Shor, Carisa Bohus e Burçin Aktan em trabalhos publicados 1993, nestes trabalhos eles relatam a potencialidade da aplicação de laboratórios remotos para a educação de engenharia. Considerando que em meados dos anos 90 teve o início da World Wide Web17, então qualquer projeto de ensino remoto datado desses anos pode ser considerado um trabalho pioneiro.
Aplicações remotas de laboratórios no ensino de Engenharia e Ciências são descritos no livro - "Using Remote Labs in Education" de Zubia e Alves (2011), reunindo as principais referências destes laboratórios, como o: iLAB18 (MIT, EUA), Labshare19 (UTS, Austrália), VISIR20 (BTH, Suécia) e LiLA21 (Europa). O livro tem como objetivo mostrar o que pode ser feito com um laboratório remoto, principalmente no ensino de engenharia, além de fornecer 22 capítulos sobre experimentação remota - “Two Little Ducks in Remote Experimentation”.
Dikke e colaboradores (2015), descrevem que as atividades práticas, em torno de laboratórios virtuais e remotos estão mais integradas, devido à formação de consórcios como o Go-Lab22, este projeto reuniu de 2012 a 2016 vários laboratórios científicos on-line para o uso em grande escala na educação escolar, tendo como objetivo geral incentivar jovens a se engajar em tópicos de Ciências, adquirir habilidades de investigação científica e vivenciar o pensamento e os processos científicos. Para atingir estes objetivos, o Go-Lab criou um portal, permitindo que os professores de Ciências encontrem os experimentos apropriados para as suas classes de aula. Este projeto foi exitoso em seu desenvolvimento, propiciando assim o
17World Wide Web - Rede Mundial de Computadores, também conhecida como www.
18iLAB - é uma plataforma elaborada pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), Boston, EUA, funcionou ativamente de 1999 a 2006, disponibilizando laboratórios online de Ciências e Engenharia para serem acessados por professores e alunos (http://ilab.mit.edu/wiki ).
19Labshare - é uma plataforma que integra novas tecnologias aos laboratórios remotos para o ensino de Ciências e Engenharia, foi elaborada pelo Instituto Labshare (TLI) de Sydney na Austrália. O TLI disponibilizou a plataforma até 2015, agora os mantenedores são o grupo de laboratórios remotos da University of Technology
Sydney (UTS) - http://www.labshare.edu.au.
20VISIR - Virtual Instrument Systems in Reality - é um sistema de laboratório remoto para circuitos elétricos e eletrônicos desenvolvido pelo Blekinge Institute of Technology in Sweden
(http://openlabs.bth.se/index.php?page=ElectroLab).
21LiLA - Library of Labs” é uma iniciativa de oito universidades e três empresas para a troca mútua e acesso a laboratórios virtuais e experimentos remotos, seu plano de atividades foi até 2011 apoiado pela União Européia (http://www.lila-project.org/home.html).
surgimento da Go-Lab Initiative23, cujo objetivo é o de facilitar o uso de laboratórios on-line e
aplicativos de aprendizagem de pesquisa para o ensino de Ciências nas escolas de vários países fora da Europa.
Um dos primeiros exemplos de Laboratório de Experimentação Remota no Brasil, é o RExLab24, instalado na Universidade Federal de Santa Catarina. Tal laboratório reúne experimentos de outras universidades, oportuniza atualmente aos estudantes o controle de equipamentos científicos e execução de experimentos na área de circuitos elétricos, mecânica, física, biologia e informática.
As possibilidades de LR crescem exponencialmente com o avanço dos softwares abertos, microcontroladores, sensores eletrônicos e as pesquisas crescentes na área da robótica. Apesar dos avanços tecnológicos, existem poucos estudos voltados à criação de experimentação para aprendizagem na área de Ciências, e são raros os experimentos remotos da área biológica. Há alguns exemplos recentes de experimentação remota na área biológica, um dos primeiros experimentos foi desenvolvido em 2015 na Universidade de Stanford - CA, nos Estados Unidos. O experimento reuniu bioengenheiros e educadores para desenvolver um laboratório biológico (Biology Cloud Lab25) habilitado para uso via internet. Nesse os alunos podem interagir com células vivas (Euglena) e feixes de luz em tempo real, investigando assim o comportamento da Euglena frente a diferentes intensidades luminosas, constituindo assim uma Unidade de Processamento Biótico (BPU). Outra arquitetura remota estruturada pela mesma equipe para estudo experimental foi o crescimento quimiotático espaço temporal do mofo (Physarum sp.), em que o mofo acompanha uma trilha de solução de aveia. Os pesquisadores planejam adicionar outros microorganismos e estímulos, como também ampliar em nível escalar as unidades de processamento biótico (BPU), otimizando a tecnologia, diminuindo os custos e tornando a ferramenta possível a um milhão de alunos por ano (HOSSAIN et al., 2016).
No Brasil, dois trabalhos foram desenvolvidos sobre a utilização da experimentação
23Go-Lab Initiative - fornece a plataforma de acesso e treinamento do Go-Lab Ecosystem para professores, onde eles podem encontrar vários laboratórios on-line e criar espaços de aprendizado de pesquisa personalizados, baseados em tópicos de Educação Científica Fundamentados em Inquérito. Atualmente, a iniciativa é financiada pelo projeto Next-Lab, fomentado pela União Europeia.
24RExLab - o Laboratório de Experimentação Remota - surgiu em 1997 na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), que conta atualmente com uma rede de 12 Universidades (RexNet) em 5 diferentes países, proporcionando atividades que valorizem e estimulem a criatividade, a experimentação e a interdisciplinaridade (https://rexlab.ufsc.br/).
25Biology Cloud Lab - Laboratório de Biologia na Nuvem - desenvolvido por pesquisadores da Universidade Stanford, Califórnia, EUA. Oferece aos alunos e professores um software de controle remoto para operar as unidades de processamento biótico (BPUs). Cada BPU inclui um chip microfluídico contendo comunidades de microorganismos e LEDs, que são controlados pelo usuário.
remota no ensino de Biologia, ambos pertencem a equipe do RexLab, no RELLE26. O primeiro trabalho abordou a construção de um microscópio remoto, e o outro desenvolveu uma sequência didática em relação ao conteúdo de energia renovável, para isso os pesquisadores utilizaram um experimento remoto para demonstrar a conversão de energia luminosa em elétrica, compreendendo assim os conceitos sobre energia solar (TOMAZ et al., 2017).
A demanda por um aprendizado em que os alunos compreendam os princípios científicos e os fenômenos resultantes por meio da experiência prática em laboratório de Ciências, impulsiona a demanda para laboratórios remotos com o potencial de atingir alunos de todas as idades, que estão localizados em locais diversos e que não possuem o recurso efetivo do laboratório físico. Os trabalhos de revisão bibliográficas sobre a temática, como os de Cardoso e Takahashi (2011), Zacharia e colaboradores (2015), Heradio et al. (2016), Lavechia, Silva e Spanhol (2017) e Santos, Fernandes e Silva (2017) evidenciam dados relevantes positivamente para o meio educacional quanto a utilização de laboratórios remotos para experimentação prática. Essa demanda surgiu inicialmente para aulas práticas que envolviam, principalmente, conceitos de física e engenharia. Nesse sentido, é um reflexo o predomínio de trabalhos publicados utilizando os LR para suprir as necessidades didáticas nas engenharias. Porém são mínimos os experimentos remotos estabelecidos e em funcionamento para a educação básica, reforçando a primordialidade do desenvolvimento destes experimentos para este nível de ensino.
No entanto, é possível perceber nos últimos quatro anos, um início de um movimento para o desenvolvimento de experimentos remotos para a educação básica, como também no preparo e formação de professores que farão uso desta inovação pedagógica em aulas futuras. Os estudos analisados associam a utilização de laboratórios remotos a uma melhora no aprendizado conceitual, a motivação em aprender e ao interesse do usuário pela disciplina. Para a montagem dos experimentos remotos com o intuito de ensinar Ciências e/ou Biologia, esses devem permitir a possibilidade de fazer perguntas, coletar dados de forma sistemática e objetiva e testar hipóteses para encontrar respostas, esse processo é a essência da educação científica.
26RELLE - Remote Labs Learning Enviromment - Ambiente de Aprendizagem de Laboratórios Remotos (http://relle.ufsc.br/labs).
3. OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GERAL
Compreender as possibilidades e limitações de experimentos remotos desenvolvidos para o suporte do ensino e da aprendizagem de Ciências e Biologia.
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Desenvolver experimentos remotos na área de Ciências e Biologia;
- Analisar quais habilidades científicas são mais favorecidas na utilização pelos usuários dos experimentos remotos desenvolvidos;
- Compreender a usabilidade dos experimentos remotos desenvolvidos;
- Quantificar os dados de utilização e interação dos usuários com os experimentos remotos do site do LTE.
4. METODOLOGIA
4.1 METODOLOGIA DE DESENVOLVIMENTO DOS EXPERIMENTOS REMOTOS