Um processo para utilizar a tecnologia de impressão 3D na construção de instrumentos didáticos para o ensino de Ciências

Esta dissertação trata de uma pesquisa empírica sobre a utilização da tecnologia de impressão 3D na construção de instrumentos didáticos para o Ensino de Ciências. A crescente disponibilidade da tecnologia de impressão 3D abriu oportunidades de explorações em novas áreas, como a educação. Considerando as oportunidades de uso dessa tecnologia para a criação de materiais didáticos, este trabalho mostra como tal tecnologia pode ser utilizada por professores em formação e professores em serviço. Desta forma, um processo prático foi proposto e avaliado por meio de uma oficina. O processo consiste em 6 etapas distintas: identificação das necessidades de ensino por meio da seleção de conteúdos e conceitos científicos; desenvolvimento do plano de construção do instrumento didático desejado; elaboração de rascunhos considerando as dimensões físicas do objeto a ser construído; modelagem 3D do objeto utilizando softwares de desenho ou buscando por modelos prontos; preparação e impressão do modelo 3D na impressora 3D; utilização e avaliação do objeto real gerado. Esse processo foi apresentado e ensinado para alunos de licenciatura construírem instrumentos didáticos em uma oficina. A análise dos dados coletados nessa oficina por meio de observações, entrevistas e questionários mostram que: o processo pode guiar sobre quais são os passos a serem percorridos para construir instrumentos didáticos utilizando impressoras 3D; ocorrem situações estimuladoras ao aprendizado durante as construções; o uso desta tecnologia pode colaborar com o desenvolvimento da instrumentação para o Ensino de Ciências. Concluiu-se que, para se realizar o uso dessa tecnologia, é preciso que o professor desenvolva novas habilidades, como: planejar a construção de objetos levando em conta restrições técnicas das impressoras 3D, aprender a desenhar em softwares de modelagem 3D, preparar o modelo 3D para que a impressora 3D o construa (etapa denominada fatiamento) e a utilizar recursos informacionais para compartilhar e reutilizar modelos 3D de instrumentos didáticos criado por outras pessoas. Essa pesquisa contribui com o Ensino de Ciências, uma vez que: fornece uma forma sistemática para utilização da tecnologia de impressão 3D na educação; acrescenta novo conhecimento sobre o tema em uma área onde a literatura é escassa; abre oportunidades para que o conhecimento gerado por meio dos instrumentos didáticos construídos utilizando o processo proposto possa ser compartilhado com outros professores.This thesis is an empirical research on the use of 3D printing technology in the construction of didactic tools for science teaching. The growing availability of 3D printing technology has opened exploration opportunities in new areas such as education. Considering the opportunities of this technology for the creation of teaching materials, this study shows how such technology can be used in the teacher education and by teachers in service. So, a practical process was proposed and evaluated by its use in a workshop. The process consists in 6 distinct stages: identification of educational needs through the selection of scientific content and concepts; development of the construction plan of the desired teaching tool; preparation of drafts considering the physical dimensions of the object to be built; 3D modeling of the object using drawing software or searching for 3D models created by others; preparation and printing of the 3D model in the 3D printer; use and evaluation of the real object generated. This process was presented and taught for undergraduate students for them build didactic tools during a practical workshop. The analysis of the collected data in this workshop through observations, interviews and questionnaires show that: the process can guide on which are the steps to be taken to build teaching tools using 3D printers; during the constructions occurs situations that stimulate the learning; the use of this technology can contribute to the development of instrumentation for Science Teaching. It was concluded that to do the use of this technology, it is required that the teacher develop new skills, such as planning the construction of objects taking into account technical constraints of 3D printers, learn to draw in 3D modeling software, prepare the 3D model to the 3D printer build it (step called slicing) and use IT resources to share and reuse 3D models of didactic tools created by others. This research contributes to the Teaching of Science, because: it provides a systematic way to use 3D printing technology in education; adds new knowledge on the subject in an area where the literature is scarce; It opens opportunities for knowledge generated through the teaching tools built using the proposed process can be shared with other teachers