2 ECTS; 1º Ano, Anual, 27,0 TP , Cód. 40291.
Docente(s)
- Manuel Fernando Martins de Barros (1)
(1) Docente Responsável
(2) Docente que lecciona
Pré-requisitos
Não aplicável.
Objetivos
Este curso foi desenvolvido para atender às necessidades crescentes de formação de professores, estudantes e pessoal técnico nas áreas de STEAM, fornecendo um conjunto de ferramentas e de tecnologias emergentes baseado na programação e computação física com Arduínos que permite um enriquecimento do currículo tradicional e das práticas pedagógicas, estimulando a criatividade, o pensamento crítico e a colaboração entre os alunos.
A formação de quadros na área STEAM (Ciências, Tecnologia, Engenharia, Artes e Matemática) é considerada uma área fundamental para atender as necessidades crescentes de um mundo cada vez mais tecnológico e interconectado.
A formação de profissionais em STEAM é essencial para inspirar e preparar as próximas gerações de alunos, equipando-os com as competências necessárias para resolver problemas complexos e promover avanços significativos em diversas áreas. A programação em computação física com Arduíno, proposta nesta oficina, oferece uma plataforma acessível e versátil para ensinar de forma simples, conceitos complexos de forma prática e interativa, promovendo a aprendizagem ativa tornando as aprendizagens mais interessantes, tendo em vista a melhoria das competências dos alunos.
Programa
Módulo 1:
Introdução à Computação Física e à Plataforma Arduino
O Ecossistema Arduino
Introdução ao Arduino e ao Ambiente de Desenvolvimento Integrado (IDE)
Primeiros Passos com o Arduino
Módulo 2:
A Linguagem de Programação Arduino
Estrutura básica de sketches, Tipos de dados, Operadores
Fluxo de Controlo
Módulo 3:
Interação com o Mundo Exterior:
Sensores de E/S (Entrada/Saída) Digitais e Analógicos
Interação com o Hardware, Funções de Temporização
Projetos de Som, Luz, Temperatura e Humidade
Módulo 4:
Arduino em Movimento.
Tipos de atuadores; Conceitos básicos de PWM;
Servos e Posicionamento
Controlo de um Motor de corrente contínua usando PWM (Modulação por Largura de Pulso)
Trabalho Experimental: Medição da temperatura corporal
Módulo 5:
Atuadores e Interatividade (Sensores Ultrassónicos, LCDs)
Com foco na leitura do ambiente com sensores de distância e no fornecimento de feedback detalhado num LCD, além de alguns comportamentos interativos simples.
Sensores ultrassónicos;
Fundamentos de LCD de caracteres;
Módulo 6. Sistemas de comunicação série
UART / Serial: conceitos básicos de comunicação série assíncrona
Fundamentos de I2C;
Fundamentos de SPI (Interface Periférica Serial)
Comunicação Ethernet e redes básicas
Módulo 7. Comunicação sem fios (BT, Wi-Fi)
Fundamentos de comunicação sem fios
Bluetooth (Clássico / BLE)
Módulos Bluetooth: HC-05, HC-06
Fundamentos de Wi-Fi
Módulos Wi-Fi: ESP8266, ESP32 e Shields Wi-Fi
Módulo 8. Introdução à IoT
O que é a IoT?
Arquitetura e componentes da IoT
Conectividade e protocolos
Fluxo e processamento de dados
Módulos 9-10: Projeto STEAM
Um projeto final baseado num único desafio coerente (por exemplo, Monitor Inteligente de Ambiente ou Instalação de Arte Interativa) que liga explicitamente Ciência, Tecnologia, Engenharia, Artes e Matemática em cada etapa. Algumas ideias típicas de projetos STEAM baseados em Arduino incluem estufas inteligentes, semáforos, medidores de distância ultrassónicos, carros com Bluetooth e estações meteorológicas IoT.
Metodologia de avaliação
Avaliação final é a média das seguintes componentes:
1. Prova escrita (Exame/Teste escrito)
2. Trabalho autónomo (TA)
3. Avaliação prática (LABs)
Avaliação Final = Média (Prova Escrita, TA, LABs)
Obs:
1. Prova escrita (obrigatória) - Nota mínima de 8,5 em 20 valores.
2. Trabalho autónomo (TA) - 1 valor
3. Avaliação prática (obrigatória) - Nota mínima é 10 em 20 valores.
- Trabalho laboratorial (60%)
- Mini-projecto final (40%)
4. A avaliação final deve ser superior ou igual a 10 valores (em 20).
Bibliografia
Método de Ensino
Aulas teóricas expositivas. Aulas tutoriais.
Aulas práticas laboratoriais.
Projeto final.
Software utilizado nas aulas
- Arduino IDE (arduino.cc)
- Microsoft Visual Studio (www.visualstudio.com)
- TinkerCAD (https://www.tinkercad.com)
- Proteus VSM
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
