Ensinar Arduino online: câmeras, simulador e app para aulas ao vivo

Dá para ensinar Arduino online por videochamada muito bem, desde que quatro coisas estejam prontas desde o início. Primeiro, o kit precisa estar nas mãos do aluno: é ele que encaixa os fios e carrega o código, não você. Segundo, você precisa de dois ângulos de câmera: um mostra o rosto do aluno, o outro olha direto para baixo, para a protoboard, a partir de um suporte de celular. Terceiro, o aluno compartilha a tela do computador, assim você vê o código na Arduino IDE, a mensagem de erro e os números no Monitor Serial no mesmo momento que ele. Quarto, o projeto da aula é enviado um dia antes, para que o aluno já tenha aberto a lista de componentes e o esquema do circuito no celular antes da chamada. Com essas quatro coisas no lugar, você consegue achar defeitos mesmo sem nunca ver o circuito tão bem quanto em uma sala de aula, porque quem olha é o aluno e você diz para onde ele deve olhar. A maioria dos defeitos aparece em poucos minutos se você seguir uma ordem de seis perguntas que vai da alimentação ao código.

Este post trata do lado técnico e pedagógico das aulas online: montagem de câmera e áudio, o que enviar antes da aula, uma aula minuto a minuto, depuração a distância e como conduzir aulas em grupo. Como planejar um curso semana a semana está no post sobre como abrir um curso de Arduino, e montar circuitos no navegador está no guia do simulador de Arduino no Tinkercad; não vamos repetir esses assuntos aqui. Todos os exemplos partem do mesmo cenário: o aluno tem um kit iniciante com Arduino Uno e um computador, e você dá a aula da sua própria mesa com o mesmo kit.

Por que uma câmera só não basta para uma aula online de Arduino

A câmera de um notebook mostra o rosto do aluno, não a protoboard em cima da mesa. Levantar a placa até a câmera também não resolve: os fios balançam, um jumper se solta, o ângulo muda a cada segundo e não dá para distinguir o pino 13 do pino 12. Por isso, a organização básica de uma aula online de Arduino tem três visões: a câmera do rosto para a comunicação, a câmera de cima para o circuito e o compartilhamento de tela para o código. A câmera do rosto importa mais do que parece; o momento em que o aluno franze a testa é o momento em que você percebe um problema que ele ainda não falou em voz alta. A câmera de cima vira a visão que você mais acompanha, porque só ela mostra em qual furo cada fio entra. O compartilhamento de tela substitui o hábito da sala de aula de olhar por cima do ombro: você olha para a mesma coisa que o aluno enquanto ele escreve o código, compila e lê o Monitor Serial.

Montagem técnica: lado do professor e lado do aluno

Você não precisa de equipamento caro; a segunda câmera é um celular que a maioria das casas já tem. O app de videochamada que você usa também não faz muita diferença: compartilhamento de tela, janela de chat e entrar na mesma chamada por um segundo aparelho estão disponíveis em quase todos os apps comuns hoje. Se você pretende dar aulas em grupo, confira à parte se o app tem salas simultâneas (breakout rooms). A tabela abaixo coloca lado a lado o que cada lado precisa.

O truque que mais ajuda: o aluno entra na mesma chamada uma segunda vez pelo celular e renomeia esse participante, por exemplo “Ana - Circuito”. No celular, ele silencia o microfone e abaixa o alto-falante até zero; caso contrário, os dois aparelhos captam o som um do outro e a chamada vira uma microfonia. Usar a câmera traseira em vez da frontal dá uma imagem mais nítida e elimina o problema do espelhamento: com a câmera frontal, a sua própria prévia aparece espelhada na maioria dos apps, o que dificulta a leitura das marcações dos pinos. Segure o celular na horizontal, mantenha a protoboard e o Arduino no mesmo enquadramento e deixe o celular no carregador; uma videochamada de 45 minutos esgota rápido a bateria de um celular. Quando a aula começar, fixe a visão da câmera de cima (a maioria dos apps tem uma opção de “fixar” ou “destacar”) para que a imagem não pule para outra pessoa sempre que alguém falar.

O que enviar antes da aula: a regra das 24 horas

Os minutos mais caros de uma aula online são os gastos instalando drivers ou procurando um resistor que falta durante a chamada. Para evitá-los, mande ao aluno uma mensagem curta pelo menos um dia antes da aula e peça que ele complete a lista abaixo. Para o link do projeto, abra o projeto no BlueGrays e toque em Compartilhar; se o app estiver instalado, o link que você envia abre esse projeto direto no celular do aluno. Assim, o aluno já viu a lista de Componentes necessários e o Esquema do circuito antes de a aula começar.

1. Lista do kit: os nomes e as quantidades das peças, incluindo os valores dos resistores. O aluno espalha as peças na mesa e envia uma foto da câmera de cima; se faltar alguma coisa, você descobre um dia antes.
2. Link do projeto: o projeto que você enviou com Compartilhar no app. O aluno amplia o esquema e compara as quantidades da lista de componentes com o próprio kit.
3. Instalação da Arduino IDE: o aluno instala a versão para o seu sistema operacional e abre o programa uma vez, esperando terminar o download dos pacotes de placas feito na primeira execução.
4. Carregamento de teste: ele abre Arquivo > Exemplos > 01.Basics > Blink, escolhe a placa e a porta no menu Ferramentas e carrega o código. Se o LED L da placa piscar uma vez por segundo, o computador, o cabo e o driver estão prontos. Ele envia para você uma captura de tela ou um vídeo curto disso.
5. Ensaio da chamada: uma chamada de teste de 5 minutos antes da aula: entrar uma segunda vez pelo celular, silenciar o microfone, ajustar o ângulo da câmera de cima.
6. Suporte de celular e luz: o suporte está montado na mesa, a luminária ilumina de lado e há papel branco embaixo da protoboard.
7. Conta BlueGrays: o aluno está conectado no app. Os projetos grátis não precisam de mais nada; se vocês forem trabalhar em um projeto Premium, ele já resgatou o código.

Um plano de aula online de Arduino de 45 minutos

O roteiro abaixo foi pensado para uma aula individual e usa dois projetos grátis em sequência: primeiro Medição da intensidade da luz com LDR, para ler o valor do LDR no Monitor Serial, e depois acrescentar um LED ao mesmo circuito e passar para Luz noturna com LDR. Essa dupla combina muito bem com aulas online, porque os números no Monitor Serial aparecem com clareza no compartilhamento de tela, e vocês dois veem o valor cair no instante em que o aluno cobre o LDR com a mão. Os dois projetos são totalmente grátis no BlueGrays, com esquema do circuito, código e a seção Entenda o código.

O coração desse roteiro são os minutos 27–30. O limite no código da luz noturna é 50: quando a leitura cai abaixo de 50, o LED acende. Mas cada cômodo tem uma luz diferente; se o quarto do aluno marca 600 com luz do dia e 120 com a mão sobre o sensor, o LED nunca acende com um limite de 50, e o aluno acha que o circuito está com defeito. Por isso, peça que ele meça primeiro: “Quanto dá no claro, e quanto com a mão em cima?” O aluno diz os dois números, escolhe um limite perto do meio e muda o código. A tarefa Experimente você mesmo da seção Entenda o código do projeto também pede para subir o limite para 300 e observar a diferença; ligar isso à medição do próprio aluno em uma aula online evita o erro do “meu circuito está com defeito” e ensina para que serve o Monitor Serial. Para as configurações de baud rate e o plotter, veja o guia do Monitor Serial do Arduino.

Depuração a distância: a ordem “me mostre”

Em uma aula online você não consegue pôr a mão no circuito; isso parece uma desvantagem, mas, bem aproveitado, vira uma vantagem pedagógica. Quando o aluno diz “não funciona”, em vez de dizer o que ele deve fazer, você faz perguntas sempre na mesma ordem, e isso ensina o aluno a olhar. A regra é simples: comece pela alimentação, avance em direção ao código, olhe uma coisa por passo. O aluno não pode dizer “acho que está certo”; ou ele mostra na câmera, ou lê na tela. Os seis passos abaixo descartam, um por um, os erros mais comuns de iniciantes.

Ao seguir um fio na câmera, peça que o aluno aponte com a ponta do dedo; a ponta de uma caneta é ainda melhor, porque marca o furo exato da protoboard com mais clareza do que um dedo. Ao contar pinos, comece pela borda da placa: “Conte para a direita a partir do GND. Qual é o furo?” Peça que ele leia em voz alta os números das fileiras e as letras da protoboard; dizer “no c12” deixa muito menos margem para erro do que “naquele furo ali”. Lembre também que, na câmera de cima, você pode ver a placa de cabeça para baixo, então a direita do aluno é a sua esquerda. Ao dar instruções, use marcas da placa em vez de “direita” e “esquerda”: “o lado do USB”, “o lado onde está escrito GND”, “o canal no meio da protoboard”.

Um checklist de 10 passos a distância

1. A placa está ligada no USB e o LED ON está aceso.
2. O cabo transmite dados; é o mesmo cabo que funcionou no carregamento de teste.
3. Arduino Uno está selecionado como placa na Arduino IDE.
4. A porta certa está selecionada; a porta que some da lista quando a placa é desconectada é a porta da placa.
5. O código compila sem erros; se houver erro, a primeira linha vermelha é lida em voz alta.
6. O carregamento terminou com a mensagem “Carregamento concluído” (“Done uploading” na IDE em inglês); os LEDs TX e RX piscaram durante o carregamento.
7. Todos os negativos do circuito estão ligados ao pino GND do Arduino.
8. Cada fio está no pino mostrado no esquema, e o número do pino bate com o código.
9. A perna longa do LED vai pelo resistor até o pino e a perna curta vai ao GND; as cores do resistor estão certas (confira com a ferramenta Código de cores se precisar).
10. O Monitor Serial está aberto, a velocidade dele bate com o valor de Serial.begin no código (9600 nesta aula) e os números estão rolando.

Como conseguir uma foto nítida do circuito do aluno

• Fotografe bem de cima: segure o celular paralelo à mesa. Em uma foto tirada de lado, as fileiras da protoboard se sobrepõem e não dá para saber em qual furo está cada fio.
• Flash desligado, luminária de lado: o flash deixa um reflexo branco no plástico brilhante da protoboard, exatamente onde você quer olhar.
• Aproxime em vez de usar zoom: o zoom digital deixa a imagem borrada. Basta aproximar o celular e tocar na tela para focar.
• Marcações à vista: as marcações dos pinos do Arduino e os números das fileiras da protoboard precisam estar no enquadramento. Se algum fio cobrir uma marcação, o aluno o afasta com cuidado.
• Cuidado com a compressão: se o app de mensagens reduzir a foto, o aluno a envia como arquivo ou documento.
• Receba o código como texto, não como foto: peça que ele copie o código e cole como mensagem em vez de fotografar a tela; você compila na sua própria Arduino IDE e responde com o número da linha.

Onde o simulador e o app entram em uma aula online

O simulador fica ao lado da aula online, não no lugar dela. Se os kits ainda estão no correio, você pode dar a primeira aula no navegador, testar um circuito novo na sua própria tela antes de mostrá-lo ao aluno ou passar lição de casa para um aluno sem placa. A configuração, as peças e os limites do Tinkercad estão explicados em detalhes no guia do simulador de Arduino no Tinkercad; aqui vamos dizer só isto: uma simulação não tem fios soltos, LEDs invertidos nem portas erradas, e justamente esses são a maioria dos defeitos de uma aula online. Por isso, enquanto o aluno tiver um kit, o trabalho de verdade acontece em uma protoboard de verdade. Os pontos em que o app ajuda durante e entre as aulas são estes:

• Esquema do circuito: o aluno toca no esquema para ampliá-lo e dá zoom fio por fio. Com Salvar na galeria, ele salva o esquema no celular; olhar o esquema na galeria com a videochamada aberta é mais fácil do que ficar alternando entre apps.
• Copiar link: este botão ao lado do código-fonte copia um link para abrir o código no computador. O aluno cola o link na janela de chat da chamada ou envia para si mesmo, abre no computador e passa o código para a Arduino IDE. O link não é permanente e expira depois de pouco tempo, então passe a lição de casa pelo nome do projeto, não pelo link.
• Entenda o código: o resumo “O que este código faz?”, a explicação passo a passo e a tarefa Experimente você mesmo são lições de casa prontas para o intervalo entre as aulas. Lição de casa depois da aula da luz noturna, por exemplo: terminar o Entenda o código de Medição da intensidade da luz com LDR, fazer a tarefa Experimente você mesmo que pede 10 leituras por segundo e mostrar o resultado por compartilhamento de tela na próxima aula.
• Vamos montar juntos: se o aluno faltou a uma aula ou quer repetir o projeto sozinho, esse modo guiado o leva passo a passo, da preparação das peças até o teste.
• Fórum: um aluno que travar entre as aulas abre um tópico na categoria Pergunta, acrescenta fotos do circuito e o código com Adicionar código e encerra com Marcar resolvido depois de resolver. Ao responder, você pode pedir a mesma “regra das três fotos”. As regras para escrever uma boa pergunta estão em como fazer perguntas sobre Arduino em um fórum.

Aulas online em grupo: como conduzir de 4 a 8 alunos

Em uma aula individual, tudo acontece entre você e o aluno; em um grupo de 4 a 8, o problema real são três pessoas dizendo “o meu não acende” ao mesmo tempo. Em uma videochamada, vozes sobrepostas significam que ninguém ouve ninguém. Por isso, defina as regras no primeiro minuto e mantenha-as iguais em todas as aulas: a câmera de cima de todo mundo fica ligada, os microfones só ficam ligados durante a fala e os pedidos de ajuda chegam por escrito, não por voz.

• Sistema de fila: um aluno travado digita no chat só o nome e a etapa (“Pedro - sem porta”). Você atende a lista de cima para baixo, com no máximo 2 minutos por aluno na sala principal. O que levar mais tempo vai para uma sala simultânea.
• Salas simultâneas: divida o grupo em salas simultâneas de 2–3 alunos. Em cada sala, um aluno monta enquanto o outro acompanha a câmera de cima dele e compara com o esquema; depois eles trocam de papel. Você visita as salas uma de cada vez, por 3–4 minutos em cada.
• Rodízio do compartilhamento de tela: em cada etapa, um aluno compartilha a tela e os outros comparam com a própria. Defina o rodízio antes da aula para que cada aluno seja o “apresentador” várias vezes ao longo do semestre e os alunos mais quietos também sejam vistos.
• Sinal de progresso comum: quem termina uma etapa digita “pronto” no chat. Quando metade do grupo tiver dito “pronto”, você anuncia a próxima etapa; quem estiver atrasado continua com você em uma sala simultânea.
• Quem termina rápido: tenha uma pequena tarefa extra pronta, como a tarefa Experimente você mesmo do Entenda o código ou mudar o limite; o aluno que está esperando não fica entediado e não trava a fila.

Um exemplo concreto: digamos que você está dando a aula da luz noturna para um grupo online de 6 alunos e a aula dura 60 minutos. Nos primeiros 10 minutos, todos ficam na sala principal: teste da conexão e contagem das peças. Depois você abre 3 salas simultâneas; em cada uma, dois alunos passam 15 minutos montando o circuito do LDR enquanto conferem o circuito um do outro pela câmera de cima. De volta à sala principal, um aluno compartilha o Monitor Serial e todos digitam no chat os próprios valores de claro e escuro; 6 cômodos diferentes dão 6 números diferentes, e o motivo de o limite ser escolhido para cada pessoa fica óbvio por si só. O LED é acrescentado de novo nas salas simultâneas e, nos últimos 10 minutos, cada sala mostra uma vez o seu circuito funcionando.

Como funcionam os pacotes para educadores em um curso online

Alunos que moram em cidades diferentes não são um obstáculo para os projetos Premium em um curso online. Os Pacotes para educadores do BlueGrays (Perfil > Pacotes para educadores) dão a você códigos Premium em pacotes de 5 ou 10, mensais ou anuais, e você os compartilha um por um na tela Meus códigos. A mensagem compartilhada traz o código e um link; quando o aluno toca no link, a tela Resgatar código abre no app com o código já preenchido, e basta tocar no botão Resgatar código. O aluno não cadastra cartão na conta Apple ou Google; você paga uma única vez pela sua própria conta e nada é renovado automaticamente. Em Meus códigos você vê quem usou cada código, então avise seus alunos desde o início que resgatar um código compartilha com você o nome, o nome de usuário, o e-mail e a foto do perfil deles. Os pacotes são explicados em Códigos Premium para a turma, e os passos do aluno em como resgatar um código de educador.

8 problemas comuns em aulas online e como resolvê-los

A essência de uma aula online de Arduino é que o aluno usa as mãos e os olhos dele no lugar dos seus: você diz onde olhar, ele olha e mostra. Depois de algumas aulas, isso dá ao aluno um hábito ainda melhor do que o da sala de aula, porque ele aprende a achar os defeitos sozinho. Se você quiser começar sua próxima aula online com os projetos Medição da intensidade da luz com LDR e Luz noturna com LDR, vai encontrar os dois grátis no app BlueGrays, com esquema do circuito, código e a seção Entenda o código, e pode enviar o link ao seu aluno hoje mesmo.