Desenvolvimento de Aplicativos para iPad voltado ao Ensino de
Cinemática
Ricardo Moreira Varjão
Resumo
Ao ter acesso e comprar um iPad, percebi a necessidade de começar a pesquisar sobre os aplicativos existentes para o ensino de física e também começar a desenvolver outros para esse fim. O iPad e outros microcomputadores portáteis, sem teclado físico, com telas sensíveis ao toque (tablets), contam com recursos interessantes, como acelerômetro, giroscópio, sensor de campo magnético, de som e de iluminação, assim como, saídas de audio e de video de alta resolução que podem ser utilizados para o ensino, em especial, o ensino de física, que será abordado neste trabalho.
Palavras-chave: iPad. Cinemática. Aplicativo. Ensino de física. Apple. Tablet.
Introdução
A Apple lançou em janeiro de 2010 a primeira geração de um computador portátil com tela sensível ao toque (ou tablet) denominado iPad. A segunda versão foi lançada em março de 2011, tendo chegado ao mercado brasileiro oficialmente em maio de 2011. Estes tablets vieram e estão marcando uma era conhecida como pós-PC.
Universidades americanas, como a Yale School of Medicine, começaram a utilizar o tablet como recurso pedagógico. Um programa, também nos Estados Unidos, distribuiu 47 iPads para alunos de escola elementar para testes do iPad neste ambiente. No Brasil, algumas escolas e cursinhos já entraram neste novo mercado, oferecendo ao estudante um tablet ao fazer sua matrícula no curso. O governo brasileiro tem previsão de distribuir aparelhos semelhantes ao iPad para estudantes do ensino público (colocar fonte) entre 2012 e 2013.
Recursos
O iPad2 (a partir de agora chamado somente de iPad neste texto) tem versões em dois modelos, um com conexão Wi-Fi e outro Wi-Fi e 3G.
Ambas versões possuem tela sensível ao toque múltiplos de 9,7 polegadas de diagonal, formato widescreen e resolução de 1024 por 768 pixels. Possuem câmera para gravar videos e tirar fotos, bateria com vida útil de aproximadamente 9 horas de duração, microfone integrado, sensor giroscópio de três eixos, acelerômetro, sensor de luz ambiente e bússola digital. O modelo 3G, ainda conta com GPS assistido e celular.
Aplicativos educacionais
Uma das grandes possibilidades de utilização dos tablets é a venda de aplicativos através de loja virtual. Os preços são variados, muitos podem ser baixados de graça ou por US$0,99, outros já são um pouco mais caros, porém, dificilmente custam mais que US$10,00.
Alguns dos aplicativos educacionais que já pesquisei, voltados ao ensino, mostraram-se de grande utilidade e também de apelo visual forte, o que pode motivar a curiosidade dos estudantes. É o caso do Star Walk, aplicativo em mostra o céu dada uma determinada localidade, inclusive ele é capaz de identificar a sua localização e também para o onde o aparelho está apontando, através de uma bússola e giroscópio integrados.
Outro é o Circuits da NSQuared , em que é possível criar circuitos simples com baterias, motores DC, resistores, capacitores, lâmpadas, chaves liga-desliga e medidores de corrente e tensão. O estudante pode montar livremente seu circuito e verificar todos os conceitos aprendidos nas aulas.
Outros utilizam-se do fato dessa nova moda para ganhar dinheiro, como o caso do Ripple Tank, produzido por Paul Falstad. Em sua versão para java, pode ser baixado sem custos, porém, na versão para iPad, o usuário deve pagar US$6,99 para tê-lo. Entendo ser um ótimo aplicativo para estudo de ondas em meios bidimensionais, porém, não precisaria custar este valor.
Um aplicativo que vale a pena comentar aqui, é o Video Physics da Vernier Software & Technology, com ele é possível gravar vídeos de movimento e analisá-los como um foto estroboscópica. O software vem com sete vídeos de exemplos. Este software é gratuito, em sua versão para iPad, porém caso o usuário queira exportar os dados coletados para usá-los em uma planilha eletrônica em um computador, só poderá fazê-lo através do software Logger Pro, da própria empresa, que custa US$ 258,00. O arquivo exportado é do tipo XML, o que torna possível a leitura “humana” dos dados, porém, acredito que isso seria uma prática não muito bem vista pelos produtores do software, portanto, apesar de possível, eu não recomendo fazê-la.
Desenvolvimento de Aplicativos iOS – iPad, iPhone e iPod Touch.
Para desenvolver aplicativos para a plataforma iOS, utilizada nos aparelhos da Apple, é necessário um computador da Apple, ou ao menos uma máquina virtual rodando um dos sistemas operacionais desta empresa. A linguagem utilizada é a Objective-C e o software para a criação dos aplicativos é o Xcode, que pode ser baixado de graça através da Apple Store.
Para testar os aplicativos, uma janela que simula o ambiente de um iPhone ou iPad é aberto. Caso o desenvolvedor queira testar os aplicativos no próprio aparelho, deve se cadastrar como desenvolvedor Apple no site
developer.apple.com/. Para isso, deve seguir uma pequena burocracia, principalmente para desenvolvedores brasileiros, em que é necessário inclusive enviar um fax para a empresa com seus dados e os do cartão para pagamento da taxa de US$99,00 válida por um ano.
Feito todo o procedimento, é necessário ainda gerar algumas chaves digitais para associar os dispositivos com o seu cadastro na Apple. Todas as informações detalhadas podem ser acessadas no site de desenvolvedor da Apple, não sendo importante descrevê-los na íntegra neste momento.
Desenvolvimento do software Lançamento de Projéteis e do Cinemática
Até o momento, estou desenvolvendo dois aplicativos que abordam assuntos de cinemática. Estes assuntos foram escolhidos por ser muito abordado nos currículos e também por ser de fácil modelagem física, dando espaço para o aprendizado da confecção do aplicativo.
O primeiro dos softwares é o Lançamento de Projéteis, como o nome já diz, trata do lançamento de projéteis em uma região do espaço contando com gravidade pré-definida e sem resistência do ar. O usuário pode fazer o lançamento com vários ângulos, velocidades e altura.
Feito o disparo, é possível visualizar e exportar por e-mail os dados contendo as condições iniciais e os resultados obtidos, como alcance, altura máxima e tempo de disparo. Os dados são exportados como CSV (comma separated values ou valores separados por vírgulas), desta forma, compatível com qualquer planilha eletrônica, como Excel ou Calc, da OpenOffice.
Figura 4: Lançamento de projéteis - tabela e envio de por email
O outro aplicativo que estou desenvolvendo, é o Cinemática. Com ele é possível inserir até cinco objetos e configurar as condições iniciais de posição, velocidade e aceleração do movimento. Ao apertar o botão play, os corpos fazem o movimento da forma que foi colocada pelo usuário e os dados vão sendo armazenados. Com este dados são gerados
gráficos de posição x por tempo, posição y por tempo, velocidade x por tempo, velocidade y por tempo e posição x por posição y, utilizando uma plataforma própria que desenvolvi como subproduto deste trabalho, já que não existia uma classe para este fim que gerasse os gráficos da maneira que eu queria.
O aplicativo Cinemática em funcionamento
Ao adicionar um objeto (botão +), o usuário deve dar um toque duplo no objeto inserido para entrar com as condições iniciais do movimento.
Figura 6: Inserção de objetos no software Cinemática
Como exemplo, inserimos dois objetos e vamos colocar os seguintes dados:
Figura 7: Exemplo das condições iniciais em dois objetos no software Cinemática Figura 5: Aplicativo Cinemática
Ao apertar o botão play, e visualizar o gráfico, eis alguns dos resultados que obtemos:
Figura 8: Gráficos de resultados: x em função do tempo, y em função do tempo, y em função de x, velocidade x em função do tempo e vel ocidade y em função do tempo
Ao entrar na opção de visualização dos dados, podemos ver a tabela gerada para ambos os objetos e ainda exportá-los via e-mail.
Figura 9: Dados gerados pelo software Cinemática e opção de exportá-los por e-mail.
Outro modo de gerar o movimento, é através do acelerômetro. Ao inserir os dados do movimento, é possível acionar o sensor no eixo x e no eixo y, independentemente. Desta forma, fazer, por exemplo, um movimento oscilatório, deixando o iPad em várias direções.
Figura 10: Acelerômetro no eixo X ligado, e gráfico da posição x em função do tempo, após variar a posição do iPad continuamente.
Conclusão
Hoje, os estudantes, mesmo os de escolas públicas, têm acesso a enorme quantidade de dispositivos eletrônicos, deixando a aula tradicional sem grandes atrativos. Fazer uso destas novas (e das já não tão novas assim) tecnologias, como computadores, internet e tablets está se tornando cada vez mais um caminho sem volta. Eles podem ser utilizados como livros ou um caderno de anotações até como um laboratório portátil com seus próprios sensores integrados. As formas de utilização do aparelho ainda podem ser pensadas e exploradas, além disso, pode ser uma fonte de renda extra ou até mesmo, como a única fonte, para professores que queiram investir parte da sua carreira na geração de conteúdo como simulações e materiais didáticos, já que existe ainda pouco material na língua portuguesa.
Em sala de aula, devemos pensar a maneira que será utilizada esta tecnologia, porque simplesmente trocar o caderno de papel por um digital e manter o método, continuaremos repetindo a educação tradicional no meio eletrônico. Não basta introduzir tecnologias – é fundamental pensar em como elas são disponibilizadas, como seu uso pode efetivamente desafiar as estruturas existentes em vez de reforçá-las (ZUFFO e BLIKSTEIN).
Referências bibliográficas
APPLE. Ipad: Especifações Técnicas. Disponível em <www.apple.com/br/ipad/specs> Acesso em 13 de novembro de 2011.
BLIKSTEIN, Paulo. ZUFFO, Marcelo Knörich. As sereias do ensino eletrônico. In: SILVA, Marcos (Org.). Educação online: teorias, práticas, legislação, formação corporativa. Edições Loyola. São Paulo. 2003. pág. 23-38.
CONABOY, Chelsea. Medical student essentials: Stethoscope, iPad. The Boston Globe. Boston, ago.2011. Disponível em <http://www.boston.com/Boston/whitecoatnotes/2011/08/medical-student-essentials-stethoscope-ipad/inZJ4ayzxOm4cs4TBhGBhK/index.html> Acesso em 10 de novembro de 2011.
Globo.com. Apple apresenta iPad, prancheta digital com acesso a internet. Disponível em http://g1.globo.com/Noticias/Tecnologia/0,,MUL1465371-6174,00-
APPLE+APRESENTA+IPAD+PRANCHETA+DIGITAL+COM+ACESSO+A+INTERNET.html . Acesso em 16 de novembro de 2011.
HU, Winnie. Math That Moves: Schools Embrace the iPad. The New York Times. Nova Iorque, jan.2011. Disponível em <http://www.nytimes.com/2011/01/05/education/05tablets.html?_r=1&pagewanted=all>. Acesso em: 10 de novembro de 2011.
LEWIS, Tom. First UK medical school trials the Apple iPad, Manchester Medical School. ImedicalApps. Disponível em <http://www.imedicalapps.com/2011/09/uk-medical-school-apple-ipad-manchester-medical-school>. Acesso em 15 de novembro de 2011.
