construção de um sistema interativo para o ensino de bases
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construção de um sistema interativo para o ensino de bases
CONSTRUÇÃO DE UM SISTEMA INTERATIVO PARA O ENSINO DE BASES NUMÉRICAS¹ Guilherme Streb dos Santos² Santos² e Guilherme Dhein3 Resumo Imagem ilustrativa da aplicação durante a operação de contagem na base decimal (base 10). Clepsidras(do grego kleps, roubar e hydra, água), ou reló relógios de água, são instrumentos construí construídos para medir o tempo atravé através de um fluxo controlado de água. Sua origem remonta aos modelos mais simples usados nas civilizaç civilizações babilônica e egí relógio de água funciona com uma sé série de egípciUm determinado tipo de reló compartimentos que representam as unidades de tempo e que são preenchidas preenchidas à medida que a água flui. Embora este fluxo que permite o funcionamento do reló relógio seja complexo, a simples observaç observação dos compartimentos cheios e vazios permite uma compreensão bastante rá rápida da forma empregada para contar o tempo. O objetivo deste trabalho é construir um sistema com animaç animações e interatividade, que permita a um usuá usuário acompanhar um contador virtual inspirado no reló relógio de água, para ser usado no ensino de bases numé numéricas. Este contador é configurá configurável, podendo representar contagens em diferentes bases numé numéricas. Os nú números são representados por compartimentos como os usados no reló relógio de água citado e a contagem é representada por um fluxo simulado de água para estes compartimentos, podendo ser acompanhada pelo usuá usuário. Exemplos de Clepsidras: Imagem ilustrativa da aplicação durante a operação de contagem na base hexadecimal (base 16). As representações das bases Binária, Octal, Decimal e Hexadecimal já se encontram plenamente funcionais, restando apenas incrementos representativos, intuitivos e de interface, buscando elaborar um ambiente com a interatividade necessária para o melhor aprendizado do usuário. Imagem ilustrativa da aplicação durante a operação de contagem na base Octal (base 8). Torre de Su Sung Mecanismo com graduação Clepsidra moderna METODOLOGIA O desenvolvimento deste sistema exige a implementação em uma linguagem que facilite a construção de animações. Inicialmente, a linguagem Flash é considerada ideal. A linguagem escolhida foi estudada, de forma a verificar as funcionalidades que permitam uma melhor implementação. A modelagem dos gráficos é muito importante. É necessário construir uma representação que seja clara e que permita ao usuário compreender intuitivamente a idéia do fluxo de água entre os compartimentos. Imagem ilustrativa da aplicação durante a peração de contagem na base binária (base 2), sem representação volumétrica. Imagem ilustrativa do ambiente de desenvolvimento Flash MX Uma funcionalidade importante é a possibilidade de se representar a contagem em diversas bases. Está prevista a implementação da contagem em todas as bases entre a binária e a hexadecimal, mas limitações no espaço da tela podem reduzir este limite. É certo que a base decimal será tratada, por ser a base ensinada nas escolas, sendo do conhecimento de todas as pessoas. Este conhecimento prévio permite que a observação da contagem em base 10 seja útil na assimilação do funcionamento do sistema. O funcionamento do fluxo de água deve ser simples para permitir que o usuário se concentre especificamente na contagem que está sendo realizada, aprendendo o funcionamento de bases numéricas. Juntamente ao fluxo representado, a interface deve apresentar uma contagem numérica, de acordo com a base estudada. Como exemplo do funcionamento esperado, é descrito um contador em base 10. Neste caso, nove compartimentos (o valor zero é representado pelos 9 compartimentos vazios) colocados um sobre o outro representarão as unidades; estes compartimentos são preenchidos com água, um a um, até que não haja mais compartimento vazio representando unidades. Se a contagem continuar (mais água é inserida), os compartimentos da unidade são esvaziados e um compartimento representando a dezena passa de vazio para cheio. 1 Projeto do Programa de Aprimoramento Discente - PROADIS 2 Aluno graduando do Curso de Ciência da Computação – UNIFRA; 3 Professor Orientador do Curso de Ciência da Computação – UNIFRA; Após estas finalizações, também há a proposta de desenvolver o potencial didático da aplicação acrescendo ao trabalho um módulo com exercícios úteis para a fixação do conhecimento adquirido. Após a pesquisa da linguagem de programação utilizada (Action Script) e do funcionamento do ambiente de desenvolvimento ( Flash MX ) iniciou-se a etapa de concepção do problema e da elaboração de modelos conceituais e discussões funcionais junto à orientação do projeto. Várias idéias foram agregadas ao projeto, promovendo uma maior riqueza funcional inerente à aplicação. Ao iniciar o desenvolvimento, conforme a complexidade da implementação aumentava, via-se a necessidade de uma abordagem diferente de desenvolvimento do projeto, na parte devida à implementação. Foram inicialmente criados os objetos da interface e definidas suas características individuais. Inicialmente optou-se por uma representação constante de globos de água. No que tange à representação decimal, por exemplo, haveria uma coluna de globos para unidade, outra para centena, outra para dezena e assim sucessivamente, até o limite estabelecido da tela. Mais tarde optou-se pela abordagem da representação volumétrica dos objetos, levando em consideração o realismo e a naturalidade da percepção do usuário. A representação volumétrica mostrou-se interessante, ao passo que auxilia na percepção por parte do usuário de que um depósito maior de água representa que este contém a soma de todos os volumes menores do que ele. Sendo assim, um depósito que representa uma dezena, é volumetricamente equivalente à dez (10) depósitos menores, que representam a unidade do valor representado. Outra dificuldade encontrada foi a comunicação entre os objetos para que o efeito desejado fosse alcançado. Após melhores visões e aprendizado sobre o ambiente utilizado e sua linguagem de programação, chegou-se a conclusão que a melhor abordagem seria a abordagem modular, isolando as tarefas de cada objeto, delimitando funções e integrando todos, obtendo maior controle e obtendo um código mais claro e bem distribuído. Basicamente o procedimento da contagem é simples: o usuário entra com o valor a ser representado (valor esse em base decimal) e escolhe a base a qual deseja realizar o estudo. Após isto, clica no objeto botão iniciar que provoca o funcionamento de um “robô bombeador”, que inicia o seu trabalho. Ao realizar esta operação, o robô faz com que gotas de água caiam de uma torneira para um funil instalado imediatamente acima da torre das unidades da base estudada. Cada gota que cai enche a esfera mais baixa ainda vazia, incrementando a contagem em uma unidade por gota. Quando a torre de valores unitários está cheia, ao receber a próxima gota iniciará o processo de esvaziamento da torre da unidade que encherá a próxima esfera mais baixa da torre da dezena que, por sua vez, quando estiver com todos os seus reservatórios cheios e receber o volume mais uma torre da unidade, escoará seu volume para encher o próximo valor do milhar, e assim por diante. CONCLUSÃO A linguagem estudada vem atendendo bem às necessidades do projeto, que corre dentro do prazo. As bases concluídas até o presente momento, binária, octal, decimal e hexadecimal funcionam corretamente. A abordagem modular permite a fácil adaptação para outras bases, proporcionando a possibilidade de serem representadas todas as bases numéricas de binária à hexadecimal.