PROGRAMAÇÃO DO MICROCONTROLADOR

Para a programação da placa NodeMCU foi utilizada a seguinte lógica de programação, representada pelo fluxograma na Figura 17. Os códigos aplicados no experimento remoto - Estação Climática estão disponíveis no APÊNDICE D.

Figura 17 - Fluxograma representativo dos códigos utilizados na placa NodeMCU para o experimento remoto - Estação Climática

Fonte - o autor (2018).

5.3.4 INSTRUMENTAÇÃO

Na montagem do circuito utilizado para a coleta de dados de temperatura do ar, umidade do ar, umidade do solo, temperatura do solo e luminosidade utilizamos a placa NodeMCU, conectada à internet com a placa de wi-fi integrada (Esp8266), ligados aos sensores Quadro 6, sendo que há um resistor de 10k Ohm entre a alimentação do sensor LDR e o sinal que liga ao multiplexador, sendo este utilizado para ampliar a quantidade de portas analógicas, incluindo assim no multiplexador o sensor higrômetro de solo, DS18B20. Além dos sensores já citados, há o DTH11 e o módulo de Display OLED ligado diretamente no microcontrolador (Figura 18). A alimentação é feita pela porta USB do controlador de carga, que é abastecido pelo painel fotovoltaico, o qual também carrega uma bateria de 12V.

Figura 18 - Circuito eletrônico utilizado para coleta e transmissão de dados temperatura do ar, umidade do ar, umidade do solo, temperatura do solo e luminosidade para o experimento remoto - Estação Climática

Fonte - elaborado pelo autor no software fritzing (2018).

5.3.5 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Conforme descrito na seção 5.3.2 (parte experimental), após a montagem da estação climática autônoma e remota, foram disponibilizados os dados transformados em gráficos pela plataforma Thingspeak (Figura 19). O intuito foi que os alunos do Curso Técnico Integrado em Agropecuária do Campus Inconfidentes comparassem estes dados com os dados disponibilizados em sites de Climatologia, como também em aulas práticas da própria disciplina de Climatologia e Irrigação, quanto aos parâmetros: temperatura do ar, umidade do ar, umidade do solo, temperatura do solo e luminosidade.

Figura 19 - Exemplos dos gráficos gerados em tempo real pela plataforma Thingspeak e disponibilizados na interface do experimento remoto - Estação Climática

Fonte - https://www.lte.ib.unicamp.br/portal/experiments.php?idExperiment=34 (2018).

Com o intuito de analisar as respostas dos alunos frente às mudanças observadas ao longo dos dias nos gráficos disponíveis na página do experimento remoto no LTE, foi aplicado um formulário com perguntas específicas para averiguarmos as opiniões. Desta forma, verificamos o preenchimento, por parte dos usuários, do formulário eletrônico disponível. Neste formulário, perguntamos:

- Quanto tempo observou os dados da Estação Climática?;

- Compare os dados desta Estação Climática com os dados calculados em sites de previsão do tempo e verifica-se há similaridades ou não? Justifique.;

- Houve diferenças dos dados/gráficos dentre o período analisado? E quais as evidências justificam sua reposta?.

No período analisado, obtivemos 21 respostas após a apresentação em sala de aula, dos experimentos remotos disponíveis no site do LTE, este período foi de 20 dias para o experimento. Em relação ao tempo de observação, cerca de 80% dos usuários acompanharam o experimento entre 7 a 10 dias, sendo que 76,2% disseram que os dados gerais apresentados pela Estação Climática foram similares aos dados disponíveis em sites de clima. Porém, dois parâmetros foram destaque para as variações encontradas - umidade do ar e do solo. Esta diferença entre os dados de umidade do ar e os dados encontrados em sites de clima foi relatado por cerca de 50% das respostas. Já em relação a umidade do solo, os dados apresentaram-se inconsistentes no início do experimento devido há uma na falha na comunicação com a rede wi-fi, porém com o passar do dia os dados normalizaram. Contudo, pela fragilidade do material do qual é feito o sensor (facilidade de corrosão), por estar em contato com a terra úmida. Para a continuidade do experimento a partir de 2019, iremos substituir este sensor por sensores de grafite desenvolvido pelo laboratório de pesquisa morfológica e topoquímica de sólidos do Instituto de Química da UNICAMP.

Algumas considerações sobre as variações de temperatura e umidade do ar após períodos de chuva, como as relatadas pelos usuários, podem ser explicadas segundo as informações disponíveis no site do Centro de Gerenciamento de Emergências Climáticas de SP40. Segundo o Centro, o aumento da umidade relativa do ar deve-se à evaporação que ocorre posteriormente à chuva, diminuindo a temperatura pela presença do orvalho, aumentando consequentemente a umidade do ar.

Esta análise citada acima foi relatada por mais de 90% dos usuários, os quais disseram que houve diferença entre os gráficos, com o passar dos dias. E quando solicitados a argumentar quais evidências justificam as diferenças, alguns dos pressupostos apresentados estão no Quadro 08. Foram selecionadas e analisadas as respostas dos usuários que apresentaram respostas diferentes. A análise para identificar os indicadores de Alfabetização Científica seguiu os critérios e classificação descritos por Sasseron e Carvalho (2008) onde as autoras dividem em três grupos: Dados empíricos (Seriação, Organização e Classificação de Informações); Estrutura de Pensamento (Raciocínio Lógico ou Proporcional); Entendimento da Situação (Teste de Hipótese, Justificativa, Previsão e Explicação). Uma adaptação foi

incluída, no último grupo, a inclusão do indicador Argumento, com intuito de ocorrer uma desambiguação dos indicadores Explicação e Argumento (DEL-CORSO, 2014).

Diante das respostas dos alunos e a presença de indicadores positivos para o processo de AC, verificamos que o experimento remoto disponibilizado foi importante no processo de aprendizagem do conteúdo de Climatologia, os quais relacionaram com outras situações do cotidiano do Curso Técnico Integrado de Agropecuária.

De acordo com Ferreti (2009), metodologias diversificadas no ensino de Climatologia Geográfica, como estações meteorológicas ou climáticas, favorecem a aprendizagem de conteúdos geográficos, fornecendo assim uma base para ampliação do conhecimento e uma avaliação mais crítica em investigações climáticas. Pressuposto esse, presente no ensino para à Alfabetização Científica.

Desta maneira, o desenvolvimento de uma Estação Climática de custo relativamente baixo (R$ 300,00), comparado com estações climáticas comercias (de R$1.300,00 a R$18.000,00) fornece subsídios para educadores trabalharem com suas turmas as variações climáticas diárias, mensais e anuais de qualquer lugar e em qualquer horário. Esse equipamento, possibilita uma maior interação e dinâmica nas aulas, questão fundamental para entender as transformações que ocorrem na temática - clima e espaço geográfico.

As diferenças observadas na umidade do ar e nos dados ainda oscilantes da umidade do solo verificados na Estação Climática, forneceram subsídios para uma etapa futura deste experimento, a qual contará com a presença do professor da disciplina de Climatologia e os próprios alunos do curso técnico integrado, que irão medir os parâmetros relatados com os equipamentos apropriados, para realizar a aferição e calibração específica dos sensores.

Quadro 08 - Análise de algumas respostas do experimento remoto - Estação Climática, conforme os indicadores de Alfabetização Científica, segundo Sasseron e Carvalho (2008).

Categorias do indicadores de AC Frase do usuário Dados empíricos Estrutura do pensamento Entendimento da situação

Pergunta: Quais são as evidências que justificam a sua reposta anterior (mudanças no gráficos). 1º- Classificação de Informações 2º - Raciocínio lógico 3º - Justificativa 4º Explicação

" Os gráficos mostrados no experimento, é possível analisar eles e verificar que aconteceu mudança nos dias que choveu, como também a noite os dados mudam, para temperatura, luminosidade e umidade"

Indícios da presença do indicador:

1º - O usuário inicialmente prepara os dados para serem apresentados, falando da mudança dos dados quando chove, hierarquizando este dado como o principal para apresentar os outros;

2º - Apresenta uma lógica na exposição do pensamento; 3º - Ele afirma que há mudança em dias que chove e a noite.

4º - Há uma construção de uma explicação para o que ele esta visualizando, baseado na justificativa construída.

1º Classificação de Informações 2º Raciocínio proporcional 3ºPrevisão 4ºTeste de hipóteses

" Umidade do ar aumenta com mais chuvas. Consegui entender as melhores condições para aplicar defensivos agrícolas, não pode ser muito quente (10h ás 17h), como também nem muito úmido. Nas duas maneiras a perda de defensivos."

Indícios da presença do indicador:

1º - O usuário inicialmente prepara os dados para serem apresentados, falando da mudança dos dados quando chove, hierarquizando a umidade;

2º - Apresenta uma lógica na exposição do pensamento e relaciona as variáveis (umidade e temperatura) com a evaporação;

3º - Ele afirma os piores horários para aplicação dos defensivos;

4º - Coloca a prova a suposição de se o defensivo for aplicado em horários com normalmente alta intensidade luminosa, haverá perda de defensivo.

1º Classificação de Informações 2º Raciocínio proporcional 3º - Justificativa 4º Explicação

" Há uma variação no mesmo dia, onde a noite praticamente não tem luminosidade, caindo assim a temperatura, aumentando a umidade do ar."

Indícios da presença do indicador:

1º - O usuário inicialmente prepara os dados para serem apresentados, falando da mudança dos dados quando não há luminosidade, hierarquizando este dado como o principal;

2º - Apresenta uma lógica na exposição do pensamento e relaciona as variáveis (luminosidade, temperatura e umidade) dentro do mesmo dia;

3º - Ele afirma que há variação de luminosidade, dependendo do horário.

4º - Há uma construção de uma explicação para o que ele esta visualizando, baseado na justificativa construída e na mudança de temperatura e umidade.