ALOP 2007 Workshop in São Paulo, Brazil
Uso de Tecnologia Interativa para
Promover a Aprendizagem
Significativa em Física
Priscilla W. Laws
Research Professor of Physics
Dickinson College, USA
Agradecimentos a Cibelle Celestino e Mauricio Pietrocola
Using Interactive Technology to Promote Active Learning in Physics
Física baseada em Atividades
Combinando Pesquisa em
Ensino de Física (PEF) com
ferramentas de informática para
promover aprendizagem em
cursos básico
Combining PER with computer tools to enhance learning in introductory courses
ABP - Grupo*

Pat Cooney

Maxine Willis

Karen Cummings

John Garrett

Priscilla Laws

David Jackson

David Sokoloff

Scott Franklin

E.F. Redish

Kerry Browne

Ron Thornton

Bob Teese
* Supported off and on since 1986 by :
National Science Foundation (USA)
U.S. Department of Education (FIPSE)
The Charles A. Dana Foundation
ABP Grupo de Atividade

Desenvolvimento de Curriculos

Design de Aparatos

Design de Hardware e Software

Pesquisa em Ensino de Física (PEF)

Disseminção
Ambiente de aprendizagem baseado em
atividades





Estudantes constroem o conhecimento a partir de suas
observações e discussões em pares
Estudantes são desafiados a comparar predições
(baseados em suas crenças) com suas próprias
observações
Estudantes mudam suas crenças quando confrontados
pelas diferenças entre suas crenças iniciais e suas
próprias observações e experimentos
Instrutor é um guia ao invés de autoridade
Construct knowledge from observations & discussions/ compare predictions to observations/
change beliefs/ instructor is a guide
Usando Computadores
Acessórios para aquisição de dados
(CADA)
Interface to
USB Port on
Computer
Motion
Detector
Temperature
Sensor
Force Sensor
* Vernier Software & Technology (www.vernier.com)
** PASCO scientific (www. pasco.com)
Computer-Assisted Data Acquisition
Software
Collect Data from one or moreInterface
sensors
in “real
to
USB Port on
time”







Position
Sound waves
Motion
Detector
Temperature
Magnetic Field
Pressure
Temperature
Sensor
Current and
Voltage
And many more
Computer

Insert a video and
analyze positions on
each frame
Force Sensor
* Vernier Software & Technology (www.vernier.com)
** PASCO scientific (www. pasco.com)
Um exemplo de Example of CADA
The Ultrasonic Motion Detector
Open <Ball Toss Demo>
Acessórios para aquisição e análise
de dados(CADAA)
Aprendendo Cinemática com um detector ultrassônico de
movimento primeiro andanto e depois observando os
movimentos de carro com pequeno atrito e hélices
acoplados
Acessórios para aquisição e análise
de dados (CADAA)
Aprendendo Cinemática com um detector ultrassônico de
movimento, primeiro andanto e depois observando os
movimentos de carro com pequeno atrito e hélices
acoplados
Observe motions of low friction carts with attached fans
Captura de vídeo e análise de
software
Capture Software:
LoggerPro or VideoPoint Capture
Demonstração de “LoggerPro
Video Tools”
1. Captura de vídeo
2. Análise de vídeo
Open Movie Capture and Analysis
Por que é difícil ensinar as leis de
Newton?

1a lei é inacreditável

2a lei é incompreensível

3a lei é mera encantação religiosa
–Jon Ogborn
Como os estudantes usam
ferrementas computacionais para
entender as leis de Newton?
Primeira lei de Newton
Computer Software

Usando o software LoggerPro com:
Um detector de movimento ou
Captura de vídeo e análise
Box on carpet
Cart on Track
Verificando a 1a lei de Newton por
raciocínio indutivo e experimentos
Segunda Lei de Newton
Relacionar força e aceleração usando
um detector de movimento e um
sensor de força
Sensor sem fio de força e aceleração
Acessórios para aquisição e análise
de dados(CADAA)
Segunda lei de Newton usando um sensor de Força
e detector de movimento (or acelerômeto)
Open Fvs.A.cmbl
Terceira lei de Newton
Acessórios para aquisição e análise
de dados(CADAA)
Verificar a terceira lei de Newton’s usando sensores
de Força remotos
Open Car-Truck_Synch2.mov
Open Run2_CarTruckData&Photos.cmbl
Nossa filosofia sobre o uso de
computadores





Ferramentos flexíveis para explorar e modelar o
mundo real através de investigação direta
Habilidades computacionais que podem ser
transferidas
Não usado como instrumento tutorial
Simulações usadas apenas em experiências
reais inacessíveis
Flexible tools for direct observation/ transferable skills / not tutorial/ simulations only when direct
experience not possible
Avaliando apredizagem
de estudantes
Conceptual Evaluations

The Force Motion Concept Evaluation (FMCE)

The Heat and Temperature Concept Evaluation (HTCE)

The Light and Optics Concept Evaluation (LOCE)

The Electric Circuits Concept Evaluation (ECCE)

The Mathematical Modeling Concept Evaluation (MMCE)

The Vector Evaluation Test (VET)
http://physics.dickinson.edu/~wp_web/wp_resour
ces/wp_assessment.html
The Force & Motion Conceptual
Evaluation (FMCE)
Resultados de pré e post testes em
cursos de Física tradicionais e
baseados em atividades
Resultados de instrução Tradicional
(FMCE)
Force & Motion Conceptual Evaluation
100
% Students Giving
Newtonian Answers
90
80
University of Oregon ‘89- ‘ 90
N = 240 students
70
60
Pre Test
Post Test
50
40
30
20
10
0
Natural
Language
Graphical
Evaluation
Coin Toss
Cart on Ram p
Atividades baseadas em laboratório (RealTime
Physics) FMCE Results
University of Oregon
% Students Giving Newtonian
Answers
Pre Test NC (N = 240, '89-'91)
After RTP Labs NC & C (N = 630, '92-'94)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Natural
Language
Graphical
Evaluation
Coin Toss
Cart on Ramp
Últimos lançamentos
1. LabQuest (Vernier Software & Technology)
2. Classroom Spectrometry
3. The $100 USD Computer:
One Laptop Per Child (OLPC)
Vernier Software &
Technology
www.vernier.com
• A hand held device
(dispositivo portátil)
• Bright screen for outside
(tela brilhante para uso
externo)
• Compatível com 30
sensores
• Dados podem ser
coletadas e analisadas
imediatamente
• Contém 6 entradas
USO FLEXIVEL



QuickTime™ and a
TIFF (Uncompressed) decompressor
are needed to see this picture.
Compatível com
computadores
Transfere dados
para computadores
Transfere dados
para um memória
externa (pendrive)
Beer’s Law: Absorbance vs.
Concentration for NiSO4
OLPC Em desenvolvimento pelo
“ MIT Media Lab Faculty”
Especificações

LCD and Black & White displays at 200dpi
(900x1200)

Microphone & 3 USB Connectors

Video Camera

Wireless communication

Runs 6 v. Battery (NiMH)
Interface Gráfica para Crianças