Tecnologias computacionais
no Ensino de Física
Eliane Veit
Ives Solano Araujo
I Encontro Estadual de Ensino de Física
Novembro de 2005
Instituto de Física - UFRGS
Onde estamos e para onde vamos?
possibilidades atuais no ensino de Física
aquisição de dados
comunicação
tutorial
...
Educação mediada por tecnologias
computacionais
novas estratégias de ensino
tecnologias computacionais x novas tecnologias (DVD)
Física
modelagem computacional
aquisição automática de dados
Modelagem computacional em
Ciências
•
Por quê?
- é um dos pilares fundamentais do desenvolvimento
científico Física, Química, Biologia
- Física: teórica, experimental e computacional
- noção de que é possível predizer, além de observar
fatos
Investigações sobre tecnologias
educacionais no Ensino de Física?
American Journal of Physics (1980...),
Journal of Research on Science Teaching (1980...),
Intenational Journal of Science Education (1987...),
Science Education (1980...)
Enseñanza de las Ciencias (1983...)
Revista Brasileira de Ensino de Física (1980...),
Caderno Catarinense de Ensino de Física (1984...),
I. S. Araujo, M. A. Moreira, E. A. Veit
Principais modalidades de uso do
computador no ensino de Física
I)
Instrução e avaliação mediada pelo computador
II) Modelagem e simulação computacionais
III) Coleta e análise de dados em tempo real
IV) Recursos multimídia
V)
Comunicação à distância
VI) Resolução algébrica/numérica e visualização de
soluções matemáticas
VII) Estudo de processos cognitivos
I) Instrução e avaliação mediada
pelo computador
• programas-tutores (tutoriais): se adaptam às
dificuldades individuais e aos sucessos de cada
estudante, fornecendo instruções personalizadas em
seções de interação com o indivíduo (fig)
• testes automatizados para a avaliação de
aprendizagem (fig)
• ou avaliação de concepções espontâneas: Prometeus
I) Instrução e avaliação mediada
pelo computador
Vantagem: possibilidade de atendimento
individualizado ao estudante no momento em
que ele sentisse necessidade
Nesta categoria incluem-se avaliações de
experiências didáticas.
II) Simulação e modelagem
computacionais
Simulação: aluno não tem
Modelagem: aluno tem
Ex: Modellus, Excel, Powersim
acesso aos
primitivos do
modelo
matemático ou
icônico
subjacente à
implementação
da modelagem
Tipos de atividades de simulação
e modelagem computacionais
observação,
análise e
interação do
• exploratórias
sujeito com
modelos já
construídos
de simulação: aos
primitivos
sem acesso
do modelo
matemático
de modelagem: ou icônico
com acesso
o sujeito passa por todo o
processo de construção do
• expressivas de modelagem modelo desde sua estrutura
matemática até a análise
dos resultados
Ex: Modellus, Physlet, Interactive Physics
III) Coleta e análise de dados em
tempo real
• dados são coletados diretamente pelo computador
• a análise inclui gráficos, tabelas, cálculos estatísticos
Vantagens:
• livra o aluno do trabalho árduo de leitura e
anotação de dados
• noção sobre medidas no século XXI: nos lab.
científicos, no setor produtivo, na área da
saúde
• mais tempo para concentração nos problemas
físicos
Mais tempo para discussão
•
•
•
•
•
•
dos aspectos físicos relevantes
das hipóteses assumidas
das aproximações empregadas
das limitações dos modelos físicos e
matemáticos
pensamento científico x lógica indutivista
tratar problemas mais reais e atuais
Idéias básicas da aquisição
automática
Placa de som
•
interface analógico > digital
•
interface digital > analógica
Exemplos de softwares:
Osciloscope (fig)
Spectrogram (fig)
Aq_dados (fig)
IV) Recursos de multimídia
• inclui textos, sons, imagens, animações, vídeos e
simulações
• organizados em módulos, de modo a fornecer
contextos didáticos sobre o tópico em estudo
• links inter-relacionam os elementos
• o aluno decide o caminho a seguir de acordo
com seus interesses
• softwares para a construção de materiais
didáticos multimídia estão nesta categoria
(exemplo 1: partículas1, exemplo2: ntef)
V) Comunicação a distância
• o computador é usado como uma ferramenta de
comunicação e intercâmbio de informações através
de mensagens eletrônicas, fóruns de discussão,
troca de arquivos, conferências remotas, etc.
• aplicação de avaliações à distância
• disponibilização remota
• de tarefas escolares
VI) Resolução algébrica/numérica e
visualização de soluções matemáticas
• resolução
numérica ou algébrica de problemas de
Física, ou ainda a representação gráfica das soluções
matemáticas
• objetivo
principal é discutir o método de solução
matemática, não o problema físico
•
nas soluções numéricas são empregadas linguagens
de programação de alto nível como FORTRAN, C,
MatLab e Pascal; nas soluções algébricas softwares
como o Mapple, MathCad e o Mathematica
VI) Estudo de processos cognitivos
•
voltados à pesquisa dos processos cognitivos do
aluno em sua interação com o computador
• ou
na em sua interação com os colegas ou com o
professor, tendo a máquina o papel de fornecer o
contexto pedagógico
Tipo de artigos considerados
De investigação
•
•
•
•
•
•
Questões de pesquisa
Revisão da literatura
Referencial teórico
Metodologia
Análise dos dados
Conclusão
Desenvolvimento, reflexão,
apresentação de propostas
Número de artigos publicados por categoria e por
área da Física
Mecâ Termodinâ- Eletromagne- Ótica
nica
mica
tismo
Física
Moderna
N. Total
A.*
I
13
2
4
2
2
2
25
II
41
6
8
1
7
2
65
III
22
4
7
1
-
1
31
IV
9
2
2
-
-
3
16
V
3
2
5
-
1
1
12
VI
3
-
2
-
1
2
8
VII
6
-
Total
95
16
28
4
11
10
* não adotam nenhuma área (N.A.) da Física em particular.
Ainda há pouca investigação !
cerca de 150 artigo
em um total de > 5000
novas tecnologias >
novas metodologias
diversidade de estratégias no ensino
Papel do professor?
coordena
- orienta
- observa
- estimula
- propõe atividades, desafios, ...
- põe em prática a avaliação formativa e
somativa
-
Reflexão continuada sobre
•
a adequação da tecnologia educacional aos
objetivos do processo de ensino-aprendizagem
•
as tecnologias como meio para facilitar o
processo de ensino-aprendizagem (e não como
um fim em si)
•
as tecnologias como ferramenta cognitiva,
possibilitando ampliação das capacidades
humanas
Referências principais
ARAUJO, I. S.; VEIT., E. A. Uma revisão da literatura sobre
estudos relativos a tecnologias computacionais no
ensino de Física, Revista Brasileira de Pesquisa em
Educação em Ciências, v. 4, 2004.
VEIT, E. A.; ARAUJO, I. S. Tecnologias Computacionais no
Ensino de Ciências, Programa Internacional de
Doutorado em Ensino de Ciências. Universidade de
Burgos, Espanha; Universidade Federal do Rio Grande
do Sul, Brasil. Texto de Apoio N°24.
http://penta3.ufrgs.br:2002/
http://www.plus2physics.com/
electrostatics/online_tests.asp
Simulação com o Modellus
Modelagem com o Modellus
Osciloscope (entrada de som)
Spectrogram
canto de um pássaro
Spectrogram
tubo de 30cm
tubo 40cm
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