Ecossistema didático embarcado em um servidor Raspberry PI de baixo custo : uma solução em aprendizagem nas modalidades de tecnologia da informação para worldskills, e educação básica profissional brasileira

Abstract

Resumo: Esta tese propõe o desenvolvimento de um Ecossistema Didático de Tecnologia da Informação embarcado em um servidor Raspberry Pi de baixo custo, destinado a aprimorar a aprendizagem técnica, a inclusão digital e o preparo de estudantes para competições de excelência, como a WORLDSKILLS, bem como apoiar a formação profissional na educação básica e técnica brasileira. O estudo parte da constatação de que desigualdades de infraestrutura tecnológica comprometem significativamente o aprendizado em cursos de TI, exigindo soluções acessíveis, escaláveis e pedagogicamente fundamentadas. O ecossistema concebido integra serviços de servidor WEB, NAS, plataformas WEB e Mobile, e um conjunto de ferramentas educacionais alinhadas às Metodologias Ativas, à Gestão da Informação e à Gamificação, favorecendo práticas de ensino mais autônomas, dinâmicas e orientadas ao desempenho. Metodologicamente, a pesquisa adota o Design Science Research (DSR), estruturado em seis etapas: identificação do problema, definição dos objetivos da solução, design e desenvolvimento do artefato, demonstração, avaliação e comunicação. A construção do ecossistema envolveu o desenvolvimento de aplicativos móveis, sites didáticos, conteúdos gamificados e a implementação completa de um servidor Raspberry Pi configurado para operar de forma offline e em redes locais, possibilitando a aprendizagem mesmo em regiões com baixa conectividade. A arquitetura foi apoiada em tecnologias como Flutter, Dart, MySQL, Python, Flask, IDE VS Code e ferramentas de modelagem como BPMN, UML e Astah. Os resultados obtidos evidenciam ganhos significativos em engajamento, autonomia e desempenho técnico dos estudantes envolvidos. Os formulários e experimentos realizados revelaram melhoria na organização dos estudos, maior interação docente- discente, fortalecimento de competências práticas e elevada aceitação do ecossistema pelos instrutores da educação profissional. Destaca-se também o impacto positivo no treinamento para modalidades da WORLDSKILLS, especialmente nas áreas de desenvolvimento de sistemas, WEB e mobile, com simulações de provas e trilhas de estudo customizadas. Conclui-se que o ecossistema didático embarcado em Raspberry Pi constitui uma alternativa viável, acessível e replicável para instituições de ensino que enfrentam desafios estruturais. A solução contribui para a democratização da tecnologia educacional, para o desenvolvimento da autonomia discente e para a aproximação entre currículo, mercado de trabalho e padrões internacionais de excelência técnica. O trabalho oferece diretrizes para expansão do modelo, incluindo sua aplicação em hackathons, trilhas de inovação e ambientes híbridos de aprendizagem

Abstract: This dissertation proposes the development of a low-cost, Raspberry Pi– based Didactic Ecosystem for Information Technology, designed to improve technical learning, promote digital inclusion, and enhance the preparation of students for excellence-oriented competitions such as WORLDSKILLS, while also supporting the professional education offered in Brazilian basic and technical education. The research stems from the recognition that structural inequalities in technological infrastructure significantly compromise learning outcomes in IT programs, creating the need for accessible, scalable, and pedagogically grounded solutions. The proposed ecosystem integrates WEB and NAS server functionalities, WEB and Mobile platforms, and a set of educational tools aligned with Active Learning Methodologies, Information Management, and Gamification, thus fostering more autonomous, dynamic, and performance-oriented learning practices. Methodologically, the study adopts the Design Science Research (DSR) approach, structured into six phases: problem identification, objectives definition, artifact design and development, demonstration, evaluation, and communication. The artifact comprises mobile applications, didactic websites, gamified activities, and a fully operational Raspberry Pi server designed to function offline or on local networks, enabling learning in regions with limited internet access. The technological architecture incorporates Flutter, Dart, MySQL, Python, Flask, the VS Code IDE, and modeling tools such as BPMN, UML, and Astah. The results reveal significant gains in student engagement, autonomy, and technical performance. Data collected through questionnaires and experimental activities indicate improvements in study organization, enhanced teacher–student interaction, strengthened practical competencies, and high acceptance of the ecosystem among instructors in professional education settings. The ecosystem also demonstrated strong potential for improving WORLDSKILLS training, particularly in IT-related areas such as systems development, WEB development, and mobile development, through simulated assessments and customized learning pathways. The study concludes that a Raspberry Pi–based didactic ecosystem is a feasible, accessible, and replicable alternative for educational institutions facing infrastructure limitations. The solution contributes to democratizing access to educational technology, fostering learner autonomy, and aligning curricula with industry expectations and international standards of technical excellence. The dissertation also presents guidelines for expanding the model, including its use in hackathons, innovation pathways, and hybrid learning environments