TAISA FERNANDES JÁCOME
FISICARE - UM SOFTWARE EDUCACIONAL PARA AUXÍLIO À
APREDIZAGEM EM FÍSICA (TEMPERATURA E CALOR)
RELATÓRIO FINAL DE ESTÁGIO
PALMAS – TO
2003
2
TAISA FERNANDES JÁCOME
FISICARE - UM SOFTWARE EDUCACIONAL PARA AUXÍLIO À
APREDIZAGEM EM FÍSICA (TEMPERATURA E CALOR)
“Relatório apresentado como
requisito final da disciplina Prática
de Sistemas de Informação I
(Estágio) do curso de Sistemas de
Informação, coordenada pela Prof.
M.Sc. Thereza P. P. Padilha e
co-orientado pelo Prof. Dr.
Washington Luiz Carvalho Lima”.
PALMAS – TO
2003
3
TAISA FERNANDES JÁCOME
FISICARE – UM SOFTWARE EDUCACIONAL PARA AUXÍLIO À
APREDIZAGEM EM FÍSICA (TEMPERATURA E CALOR)
“Relatório
apresentado
como
requisito final da disciplina Prática de
Sistemas de Informação I (Estágio)
do
curso
de
Sistemas
de
Informação, coordenada pela Prof.
M.Sc. Thereza P. P. Padilha e coorientado pelo Prof. Dr. Washington
Luiz Carvalho Lima”.
Aprovado em dezembro de 2003
BANCA EXAMINADORA
_____________________________________________
Profª. M.Sc. Thereza P. P. Padilha
Centro Universitário Luterano de Palmas
_____________________________________________
Profª. M.Sc. Madianita Bogo
Centro Universitário Luterano de Palmas
_____________________________________________
Profª. M.Sc. Parcilene Fernandes de Brito
Centro Universitário Luterano de Palmas
Palmas
2003
4
AGRADECIMENTOS
Agradeço, primeiramente a Deus, por me dar força e sabedoria para a conclusão deste.
Agradeço aos meus pais, Eva e Renato, pelo exemplo de dignidade e caráter e por terem-me
imprimido a sede do saber.
Agradeço à minha orientadora, Thereza Padilha, por acreditar em minha capacidade e estar
sempre me apoiando ou cobrando quando necessário, pela orientação precisa e por ter-me
viabilizado escolher os meus próprios caminhos.
Agradeço ao meu namorado e amigo, Fábio Vidal, que entendeu a minha ausência, confortoume e não me deixou abater nas horas mais difíceis no decorrer do desenvolvimento deste
trabalho.
Agradeço todos aos professores que fizeram parte da construção do meu conhecimento
como acadêmica.
Agradeço também aos alunos e ex-alunos do curso de Sistemas de Informação, que sempre me
ajudaram de alguma forma e não me deixaram desistir do meu objetivo: Anderson Ricardo,
Arylma, Daniela, Darley, Elaine, Heres, Jackson, Marcelo Leal, Marcus, Michael, Nalva,
Paulo, Pollyane, Ricardo Marx, Rodrigo, Rodrigo Vaz, Samira ,Tiago, Wanderley e Viviane.
E, por fim, agradeço a todos que me apoiaram indiretamente, para a conclusão deste trabalho.
5
SUM7ÁRIO
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................................9
2 REVISÃO DA LITERATURA ...........................................................................................10
2.1 SOFTWARE EDUCACIONAL ...............................................................................................10
2.2 DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE EDUCACIONAL ..........................................................10
2.2.1 Identificação do Domínio .........................................................................................13
2.2.2 Identificação dos Objetivos e do Público-alvo.........................................................13
2.2.3 Definição do Ambiente de Aprendizagem ................................................................13
2.2.4 Modelagem da Aplicação .........................................................................................13
2.2.5 Planejamento da Interface........................................................................................14
2.2.6 Seleção de Plataforma de Hardware e Software .....................................................14
2.2.7 Implementação .........................................................................................................14
2.2.8 Avaliação ..................................................................................................................15
2.3 QUALIDADE DE SOFTWARE EDUCACIONAL ......................................................................15
3 MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................................17
3.1 LOCAL E PERÍODO ............................................................................................................17
3.2 MATERIAIS .......................................................................................................................17
3.2.1 Hardware..................................................................................................................17
3.2.2 Software ....................................................................................................................17
3.2.3 Fontes Bibliográficas ...............................................................................................17
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES .......................................................................................18
4.1 IDENTIFICAÇÃO DO DOMÍNIO ............................................................................................18
4.2 IDENTIFICAÇÃO DOS OBJETIVOS E DO PÚBLICO-ALVO ......................................................19
4.3 DEFINIÇÃO DO AMBIENTE DE APRENDIZAGEM .................................................................19
4.4 MODELAGEM DO SISTEMA ................................................................................................19
4.4.1 Usuários ...................................................................................................................19
4.4.2 Atributos do Sistema.................................................................................................20
4.4.3 Requisitos do Sistema ...............................................................................................20
4.4.4 Modelagem da 1° Interação .....................................................................................20
4.5 PLANEJAMENTO DA INTERFACE ........................................................................................30
4.5.1 Caso de uso reais......................................................................................................30
4.6 SELEÇÃO DE PLATAFORMA DE HARDWARE E SOFTWARE .................................................34
4.7 IMPLEMENTAÇÃO .............................................................................................................34
4.8 AVALIAÇÃO ......................................................................................................................42
5 CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS.....................................................................43
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...............................................................................44
6
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1: FLUXO DE ETAPAS DO PROCESSO DE UM SOFTWARE EDUCACIONAL ..........................13
FIGURA 2: DIAGRAMA DE CASO DE USO ....................................................................................23
FIGURA 3: MODELO CONCEITUAL ..............................................................................................24
FIGURA 4: DIAGRAMA DE CLASSE ..............................................................................................29
FIGURA 5: TELA INICIAL DO FISICARE.....................................................................................35
FIGURA 6: ÍNDICE DO FISICARE ...............................................................................................35
FIGURA 7: REPOSITÓRIO DE CONCEITOS DO FISICARE. ............................................................36
FIGURA 8: RESOLUÇÃO DE QUESTÕES ........................................................................................37
FIGURA 9: RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS ......................................................................................37
FIGURA 10: SIMULAÇÃO SOBRE EXPANSÃO TÉRMICA ................................................................38
FIGURA 11: SIMULAÇÃO SOBRE EQUILÍBRIO TÉRMICO...............................................................39
FIGURA 12: CÓDIGO DA MANIPULAÇÃO DOS DADOS DA TABELA QUESTÃO ................................40
FIGURA 13: CÓDIGO DA SIMULAÇÃO SOBRE EQUILÍBRIO TÉRMICO ............................................41
7
RESUMO
O presente trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de um
software educacional voltado para a área de Física, denominado FISICARE. Para isso,
foram seguidas as etapas de um processo de desenvolvimento de software educacional,
que inicia com a definição do domínio de aplicação e culmina na avaliação do software.
Serão apresentadas algumas telas do software, bem como questões relacionadas à
implementação.
Palavras-chave: Software Educacional, Física.
8
ABSTRACT
The present work has as purpose to present the development of an educational software
for the Physics area, named FISICARE. For this, the phases of a process of educational
software development had been followed, that it starts with the definition of the application
domain and finalizes with the software evaluation. Some interface design of software and
questions related to the implementation will be presented.
Keywords: Educational Software, Physics.
9
1 INTRODUÇÃO
A aplicação da informática na educação tem sido o alvo de intensas pesquisas devido à
importância do uso de ferramentas computacionais no auxílio ao processo de ensinoaprendizagem. Atualmente, o uso de computadores na educação é enfatizado, principalmente
pelo seu potencial no desenvolvimento de habilidades cognitivas, facilitando assim processos
de aprendizagem e também de treinamento.
Na literatura, são encontrados vários termos para se referir aos sistemas voltados para a
educação, tais como: software educacional, software educativo, aplicações educacionais, etc.
Neste trabalho, será utilizado o termo software educacional devido ser o mais difundido e
conhecido.
Na área de Física, por exemplo, há uma certa carência de softwares educacionais no
mercado. No entanto, os pesquisadores têm bastante interesse porque podem realizar diversos
experimentos sem ter muitos gastos com materiais. Dentre os softwares educacionais
disponíveis na literatura, destacam-se: Física Physics, Educandus e LabVirt.
Diante desse contexto, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um software
educacional, denominado FISICARE, que visa auxiliar na aprendizagem de conceitos e
aplicações da área de Física, mais especificamente Termodinâmica. Vale a pena ressaltar que
neste trabalho será apresentada somente a primeira parte do desenvolvimento do FISICARE.
O desenvolvimento do FISICARE está delineado por um processo de desenvolvimento de
software educacional proposto por pesquisadores da Universidade Estadual do Rio de Janeiro.
Além disso, estão sendo aplicados os requisitos necessários para o desenvolvimento de
software de qualidade, resultando assim em uma ferramenta prática e útil para auxílio ao
estudo da Física.
Quando se explana qualidade de software para a educação, é importante lembrar de
fatores inerentes ao âmbito educacional, como questões culturais, éticas, filosóficas e psicopedagógicas, que influenciam na avaliação. Os softwares educacionais, assim como os demais,
exigem testes e padrões para atingir altos níveis de qualidade (CAMPOS, 1994).
O presente trabalho está organizado da seguinte forma: no capítulo 2, uma revisão
bibliográfica sobre software educacional, um processo de desenvolvimento de software
educacional e algumas qualidades de software educacional são apresentados; no capítulo 3 são
relatados os materiais e métodos utilizados no desenvolvimento do trabalho; no capítulo 4 são
apresentados os resultados e discussões, especificando cada etapa do processo para a
implementação do FISICARE; no capítulo 5, são descritos a conclusão e os trabalhos futuros;
e por fim, no capítulo 6, a listagem das referências bibliográficas usadas para a concretização
desse trabalho.
10
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 Software Educacional
Entende-se por software educacional como sendo a classe de interfaces educativas ou
conjunto de artefatos criados para funcionarem como mediadores em atividades educativas de
formação em áreas distintas do conhecimento. Podem ainda ser visto como artefatos usados
autonomamente pelos aprendizes como instrumento à aprendizagem de algo (GOMES, 2002).
Segundo Giraffa, a opção em definir os softwares educacionais através de uma flexível
conceitualização em que todos os programas podem ser considerados educacionais, desde que
inseridos no processo de ensino-aprendizagem por uma metodologia que os faça apresentar
este caráter, tem se tornado cada vez mais unânime na comunidade de Informática na
Educação (GIRAFFA, 1999).
Para Chaves, software educacional é aquele que puder ser usado para algum objetivo
educacional ou pedagogicamente defensável, qualquer que seja a natureza ou finalidade para a
qual tenha sido criado (CHAVES, 1997).
Pôde-se verificar, na literatura, que ainda não há uma definição de software
educacional totalmente aceita pela comunidade. Pode-se concluir que software educacional é
todo aplicativo que tem como objetivo facilitar a aprendizagem de um tema educacional.
2.2 Desenvolvimento de Software Educacional
O desenvolvimento de softwares educacionais está na especificidade dos requisitos
funcionais e não-funcionais dos usuários. O conjunto de requisitos deve observar não só
aspectos do processo de aprendizagem dos alunos, mas também aspectos do processo de
mediação a ser promovida pelo professor, o qual pode beneficiar-se de funcionalidades
específicas do sistema, como o registro de passos ou a prévia organização de seqüência de
problemas (LINS e GOMES, 2003).
Para um bom desenvolvimento de um software educacional é necessário seguir alguns
requisitos, tais como: um desenvolvimento organizado, planejado e sistematizado. É
interessante realizar estratégias apropriadas para favorecer o processo de ensino e
aprendizagem, que envolve conhecimentos multidisciplinares tanto no âmbito da educação
quanto no da informática, tais como:
• conhecimento das teorias de aprendizagem;
• conhecimento dos conteúdos a serem transmitidos;
• conhecimento de avaliação do ensino com o software;
• conhecimento em informática para escolha de ferramentas.
11
Pode-se classificar os softwares educacionais por meio de modalidades. Vale a pena
ressaltar que algumas dessas modalidades têm sido bastante consagradas. A seguir, estão
relacionadas as suas definições e as características para o desenvolvimento para cada uma
delas (BERTOLDI, 1999).
Os sistemas da modalidade exercício e prática são os mais desenvolvidos e utilizados.
Visa a aquisição de uma habilidade ou aplicação de um conteúdo já conhecido pelo aluno.
Pode suplementar o ensino em sala de aula, aumentar e/ou automatizar habilidades básicas. Os
alunos trabalham com uma seleção randômica de problemas, repetindo o exercício quantas
vezes forem necessárias para atingirem os objetivos determinados no programa. O aluno
assume a posição de somente passar de uma atividade para outra e o resultado pode ser
avaliado pelo computador. As atividades concentram-se no fazer e memorizar informações.
Algumas características deste tipo de modalidade são:
• acesso à ajuda para encaminhar o aluno a respostas certas;
• existência de mensagens de erro para encaminhar o aluno à resposta adequada;
• uso de ilustração, animação e cor para despertar, manter e reforçar a atenção e a
motivação do aluno;
• tratamento de erro do usuário;
• facilidade de leitura da tela a fim de obter uma interação adequada com o aluno.
Os sistemas baseados em simulações são representações ou modelagens de objetos
reais de um ambiente. É um modelo simbólico e representativo da realidade que deve ser
utilizado a partir da caracterização dos aspectos essenciais do fenômeno. Isto significa que a
simulação deve ser utilizada após a aprendizagem de conceitos e princípios básicos do tema
em questão. Algumas características deste tipo de modalidade são:
• controle das seqüências do evento pelo aluno, facilitando a simulação da
realidade;
• mensagem de erro clara e indicadora do caminho correto a ser seguido pelo
aluno;
• uso de ilustrações, cores, animações e recursos sonoros para fornecer situações
mais reais ao aluno, suprindo deficiências que a palavra escrita possa
apresentar;
• apresentação dos resultados ao aluno tanto parcialmente quanto ao final da
simulação;
• ramificações para enfoques alternativos, apresentando as possibilidades diante
do problema simulado.
Os jogos devem ser fonte de recreação com vista à aquisição de um determinado tipo
de aprendizagem. Geralmente envolvem elementos de desafio ou competição. Os atributos
motivacionais dos jogos são vários, e podem ser divididos em duas categorias: individual e
interpessoal. São considerados motivações individuais o desafio, a curiosidade, o controle e a
fantasia, e as motivações interpessoais a cooperação, a competição e o reconhecimento. Com
jogos aprende-se a negociar, a persuadir, a cooperar, a respeitar a inteligência dos adversários,
projetar conseqüências de longo prazo em um cenário, a ver o todo mais do que as partes.
Algumas características deste tipo de modalidade são:
12
•
•
•
•
•
existência de recursos motivacionais para despertar, manter e fixar a atenção do
aluno;
clareza dos comandos a serem solicitados pelo programa;
fornecimento de diretrizes no início do jogo e sua manutenção, a não ser
quando a descoberta for parte do jogo;
apresentação dos resultados e do nível de desempenho do aluno;
adaptabilidade ao nível do usuário, promovendo interações que facilitem o
alcance do objetivo do jogo.
Os softwares educacionais da modalidade tutoriais podem introduzir conceitos novos,
apresentar habilidades ou generalizações através da transmissão de determinado conteúdo ou
da proposição de atividades que verifiquem a aquisição deste conteúdo. Servem como apoio
ou reforço para as aulas, preparação ou revisão de atividades. Esses sistemas têm as seguintes
características:
• existência de recursos motivacionais, a fim de garantir a atenção do aluno;
• fornecimento de feedback encaminhando para respostas corretas;
• controle da sequenciação do programa pelo usuário. Especificando caminhos
alternativos que possam ser escolhidos e seu grau de dificuldade;
• definição do tempo de resposta permitido que o aluno aprenda em seu próprio
ritmo;
• adaptabilidade ao nível do usuário, promovendo a aplicação das habilidades já
adquiridas e a aprendizagem das novas;
• capacidade de armazenamento das respostas, para a verificação do desempenho
final do aluno.
Por sua vez, os sistemas cooperativos, também conhecidos como sistemas
colaborativos, visam disponibilizar um espaço compartilhado para grupos de alunos
executarem as suas atividades. Em geral, esses sistemas possuem várias ferramentas de
comunicação (síncronas e assíncronas), tais como: chat, votação, editor de texto, whiteboard e
entre outras para os alunos interagirem entre si e com o professor. As características desse tipo
de sistema são:
• existência de ferramentas colaborativas a fim de possibilitar a divisão de tarefas
entre os alunos;
• designação de papéis tal como um moderador, revisor ou editor para organizar
as tarefas;
• percepção de usuários conectados para tornar o sistema mais socializável.
Independente da modalidade do software educacional adotada, é aconselhável seguir
um fluxo de etapas, não necessariamente seqüências, para o desenvolvimento de softwares
educacionais, como ilustrado na Figura 1. Uma descrição dessas etapas é apresentada a seguir.
13
Figura 1: Fluxo de etapas do processo de um software educacional (adaptado de SANTOS, 1999).
2.2.1 Identificação do Domínio
Nesta primeira etapa é definida a área que o software irá abranger, isto é, o domínio de
aplicação. São necessários que o domínio esteja bem delineado e definida a modalidade de
software educacional a ser seguida.
2.2.2 Identificação dos Objetivos e do Público-alvo
Nesta etapa são definidos os objetivos educacionais que o software deverá atingir,
relacionado assim a modalidade de software educacional definida na etapa anterior. Deve-se
especialmente identificar o público-alvo que o software será direcionado, verificando assim as
principais características deste público-alvo, tais como: nível de conhecimento e habilidade
com informática.
2.2.3 Definição do Ambiente de Aprendizagem
Na definição do ambiente de aprendizagem é necessário garantir o grau de
interatividade do usuário com o software educacional; verificar como atingir os objetivos
educacionais e sua adequação ao público-alvo. De um modo geral, existem dois graus de
interatividade, um alto, no qual o software pode, por exemplo, auxiliar os alunos na resolução
das suas atividades; e um baixo em que isso já não ocorre.
2.2.4 Modelagem da Aplicação
Nesta etapa é modelado o software que será desenvolvido. Essa modelagem pode
seguir as regras para a modelagem de um sistema computacional comum, tais como, uma
14
modelagem através de diagramas e modelos conceituais. O processo de desenvolvimento de
software que inclui a modelagem, provê mecanismos para auxiliar na construção de software
de maneira previsível, pois pode representar as interações através de gráficos, facilitando
assim o entendimento na hora da implementação. Os conceitos de cada caso de uso e diagrama
utilizado serão descritos logo abaixo:
Um caso de uso expandido é um documento narrativo que descreve a seqüência de
eventos de um agente externo que usa um sistema para completar um processo. Eles são
histórias ou casos de utilização de um sistema. (BOOCH, 2000).
Um diagrama de caso de uso ilustra um conjunto de casos de uso para um sistema, os
atores e a relação entre os atores e os casos de uso.
Um diagrama de seqüência do sistema é uma figura que mostra, para um caso de uso
particular, os eventos que os atores externos geram, sua ordem e os eventos entre sistemas.
Um contrato é um documento que descreve o que uma operação se compromete a
atingir. É comum os contratos serem expressos em termos de mudanças de estado definidas
por pré-condições e pós-condições. Um contrato de operação de sistema descreve as mudanças
no estado global do sistema quando uma operação do mesmo é invocada (LARMAN, 2000).
Um modelo conceitual é exibido como um conjunto de diagramas de estrutura estática,
nos quais não se definem operações. O termo modelo conceitual tem a vantagem de enfatizar
fortemente os conceitos do domínio, e não as entidades de software. Assim, pode-se mostrar
conceitos, associações entre conceitos e atributos de conceitos (BOOCH, 2000).
Um diagrama de classes de projeto ilustra as especificações para as classes de software
e de interfaces de uma aplicação.
2.2.5 Planejamento da Interface
Uma preocupação importante no projeto da interface de um sistema é mostrar
claramente ao usuário os elementos disponíveis como, por exemplo, o estado habilitado ou
desabilitado de opções. Questões referentes a cores, tipos de fontes, objetos também são
importantes para o planejamento de interfaces e podem ser encontradas em (CYBIS, 2003).
Sabe-se que a interface de um sistema é um dos requisitos mais importantes para a
aceitação do produto por parte do público-alvo. É dada toda uma atenção para esta etapa,
definindo assim a melhor forma de disponibilizar as funcionalidades para facilitar o uso do
sistema por parte do usuário.
2.2.6 Seleção de Plataforma de Hardware e Software
Nesta etapa são definidos os softwares e hardwares necessários para a implementação
do software educacional. E qual hardware e software que o usuário necessitará para utilizar o
sistema.
2.2.7 Implementação
Nesta fase é implementado o código do sistema propriamente dito. Os softwares são
implementados nas mais diferentes plataformas e linguagens de programação, não tendo
necessariamente uma linguagem padronizada para o desenvolvimento de softwares
educacionais.
Porém vale a pena ressaltar que para a escolha de uma linguagem de programação
para o desenvolvimento do sistema, deve-se verificar alguns fatores que a linguagem utilizada
15
deve conter, tais como: disponibilizar vários recursos tanto da parte de ganho de
processamento como na utilização de seus recursos, também será levando em consideração
qual formato que software educacional será construído.
2.2.8 Avaliação
Nesta etapa serão avaliadas todas as funcionalidades do sistema. Esta avaliação, em
geral, é realizada através de testes por parte dos desenvolvedores. Também é interessante
disponibilizar o sistema para os futuros usuários, para que eles possam fornecer sugestões e
críticas.
Avaliar software educacional não é uma tarefa fácil. As diferentes modalidades
existentes, tais como, exercício e prática, tutoriais, simulações, jogos e cooperativos,
apresentam características diferentes, sendo necessária a elaboração de critérios de avaliação
específicos para cada tipo.
Aedo, Catenazzi e Díaz acreditam que a avaliação de software tem dois objetivos
principais: determinar a eficácia de uma aplicação em uso e fornecer meios para sugerir
melhorias. Com base nos resultados da avaliação, o desenvolvimento do software deve sofrer
modificações e o processo deve ser repetido com a finalidade de aprimoramento. Assim, o
processo de avaliação tem uma relação próxima com o ciclo de vida do software e deve
ocorrer em diferentes etapas de seu desenvolvimento (AEDO; CATENAZZI E DÍAZ, 1996).
2.3 Qualidade de Software Educacional
Sabe-se que no desenvolvimento de qualquer tipo de software é necessário definir a
qualidade deste, sendo esta uma tarefa não muito simples. E no desenvolvimento de softwares
educacionais não seria diferente pelo fato de que a qualidade é um conceito relevante ao
sistema. Um dos conceitos mais utilizados no meio acadêmico é a definição da International
Standards Organization (ISO) que descreve qualidade como a totalidade das características de
um produto ou serviço que suportam a sua capacidade para satisfazer as necessidades
especificadas ou implícitas.
A norma ISO/IEC 9126:1991 traz definições para qualidade de software e conceitos
relacionados e classifica qualidade de duas maneiras: qualidade externa (visível aos usuários
do sistema (professores e alunos), isto é, facilidades no uso com o sistema, clareza nas leituras
de tela e disposição dos objetos) e qualidade interna (visível aos desenvolvedores, relacionada
ao código, modularização e planejamento do sistema) (KOSCIANSKI, 1999).
Para avaliar um software educacional é necessário considerar, além das características
citadas, os atributos inerentes ao domínio e às tecnologias específicas. A avaliação de um
software educacional começa pela identificação do seu ambiente, ou pelo seu potencial para
um determinado ambiente educacional. O software não pode implicar na mudança do processo
educacional pois deve ser utilizado dentro de todo um contexto político-pedagógico.
Para definirmos a qualidade de um software educacional, é importante estabelecermos
parâmetros mínimos de avaliação, que são características pedagógicas e técnicas. A seguir
serão descritos estes parâmetros (CAMPOS, 2001):
16
Características Pedagógicas
As características pedagógicas formam um conjunto de atributos que evidenciam a
conveniência e a viabilidade da utilização do software em situações educacionais, que são:
•
ambiente educacional: o software deve permitir a identificação do ambiente
educacional e do modelo de aprendizagem que ele privilegia;
•
pertinência em relação ao programa curricular: o software deve ser
adequado e pertinente em relação ao contexto educacional ou a uma disciplina
específica;
•
aspectos didáticos: o software deve contribuir para que o aluno alcance o
objetivo educacional e para isso deve ser amigável e de fácil utilização, deve
possuir aspectos motivacionais e respeitar individualidades. É importante que
inclua atributos como: clareza e correção dos conteúdos, recursos
motivacionais, carga informacional e tratamento de erros.
Características Técnicas
As características técnicas agregam um conjunto de atributos que viabilizam o uso do
software em termos técnicos, que são:
•
facilidade de uso: o software deve prover facilidades de uso por parte do
usuário;
•
características da interface: as características da interface configuram
atributos que evidenciam a existência de um conjunto de meios e recursos
que facilitam a interação do usuário com o software;
•
adaptabilidade: conjunto de atributos que evidenciam a capacidade do
software de se adaptar as necessidades e preferências do usuário;
•
documentação: conjunto de atributos que evidenciam que a documentação
para instalação e uso do software deve ser completa, consistente, legível e
organizada.
Foi verificado que é necessário avaliar todos os requisitos inerentes ao sistema para
que o software possa ser considerado de qualidade. De acordo com estes requisitos, o usuário
tem um alto grau de prioridade, pois o mesmo utilizará o software bem como também
contribuirá na avaliação da qualidade, através de sugestões e críticas.
17
3 MATERIAIS E MÉTODOS
Neste capítulo, serão apresentados os softwares, hardware e fontes bibliográficas
utilizados para o desenvolvimento do FISICARE.
3.1 Local e Período
O trabalho foi desenvolvido no Labin 5 (Laboratório de Informática 5) do Curso de
Sistemas de Informação, no Centro Universitário Luterano de Palmas. As atividades tiveram
início no mês de agosto e término em dezembro de 2003.
3.2 Materiais
Os materiais podem ser divididos em três categorias: hardware, software e fontes
bibliográficas.
3.2.1 Hardware
O hardware utilizado foi um Pentium IV, clock 2.40 GHz, 256 Mb de Memória RAM e
disco rígido de 40 Gb.
3.2.2 Software
Os softwares utilizados foram os seguintes:
• Compilador Java j2sdk1.4.2
• JBuilder Personal 6.0
• Microsoft Windows 2000 Professional
• Microsoft Internet Explorer 6
• Microsoft Office 2000 Professional
3.2.3 Fontes Bibliográficas
As fontes bibliográficas são constituídas por: livros disponíveis na biblioteca do Centro
Universitário Luterano de Palmas, manuais, publicações científicas obtidas na Web, e
dissertações de mestrado.
18
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Antes do início do desenvolvimento do software FISICARE, foi realizada uma análise
do funcionamento de alguns softwares educacionais da área de Física disponíveis. No caso do
software Física Physics, a modalidade de software utilizada é exercício e prática e simulação.
Esse software abrange os principais conceitos da área como, por exemplo, pêndulo,
movimento retilíneo uniforme e movimento retilíneo uniformemente variado. No Educandus,
a modalidade também é do tipo exercício e prática. O domínio de aplicação é estendido
também para as áreas da Química e Matemática. O LabVirt, por sua vez, tem como
modalidade de software simulação. O seu domínio de aplicação está direcionado,
principalmente, aos conceitos da área de Mecânica. Todos os softwares analisados são
voltados para os alunos do ensino médio e do ensino superior.
Foi de estrema importância a avaliação de outros softwares educacionais já
desenvolvido na áreas de física, pois foi tirado uma base de como deveria ser desenvolvido o
software FISICARE. Por exemplo pode ser verificado que a maioria é da modalidade
exercício e prática, então foi decidido que o FISICARE seria deste tipo de modalidade e
também abrangendo a área da simulação.
As seguintes etapas foram seguidas para o desenvolvimento do software para auxiliar a
aprendizagem da Física, o FISICARE:
4.1 Identificação do Domínio
Nesta primeira etapa foi definido, juntamente com o especialista do domínio, professor
Dr. Washington Luiz Carvalho Lima, o conteúdo que o sistema irá abranger. Foram definidos
que, inicialmente, o software será direcionado para os conceitos de temperatura e calor. Todos
os conceitos, as questões e os problemas foram selecionados com auxílio do especialista do
domínio. Para cada tema, temperatura e calor, foram elaborados 15 (quinze) questões e
problemas.
A interface foi definida e idealizada de uma forma que o usuário não tenha muita
dificuldade para manusear o software, pois a interface é um fator crucial para que o software
tenha uma boa aceitação por parte dos usuários.
Dentre os objetos disponíveis, tais como: botões, menus, painel e formulários, foi
identificado que a disponibilização dos objetos através de painéis seria uma forma fácil de
visualização. Todos os módulos do sistema utilizam painéis para alocar as funcionalidades do
sistema. Os módulos são: conceitos, simulação, questões e problemas.
19
4.2 Identificação dos Objetivos e do Público-alvo
Nesta etapa foi definido que o FISICARE será um software que usará o formato de
exercício e prática e simulação como forma de auxiliar o usuário em seu estudo. Os objetivos
do FISICARE são:
• disponibilizar uma ferramenta de apoio ao estudo dos temas calor e
temperatura;
• disponibilizar exercícios teóricos do tipo múltipla escolha;
• disponibilizar problemas práticos no qual o aluno resolve através do uso de
fórmulas;
• apresentar simulações para que o aluno tenha um melhor entendimento do
conteúdo visto.
O público-alvo, que utilizará o sistema, são os alunos dos primeiros períodos do curso
de Engenharia Civil do Centro Universitário Luterano de Palmas. No entanto, esse software
também poderá ser usado por alunos do ensino superior que tiverem a disciplina de Física,
mais especificamente os conteúdos de temperatura e calor.
4.3 Definição do Ambiente de Aprendizagem
Na definição do ambiente de aprendizagem é necessário garantir o grau de
interatividade do usuário com o software educacional e verificar como atingir os objetivos
educacionais. No presente momento, o FISICARE possui um grau de interatividade baixo. No
entanto, aumentar a interatividade do sistema é um dos trabalhos futuros. Um exemplo de
interatividade para esse sistema seria a adição de dicas para a resolução de questões tal como a
apresentação de fórmulas. Os objetivos educacionais são alcançados através da
disponibilização de uma variedade de recursos como problemas e questões, auxiliando assim
na sua aprendizagem.
4.4 Modelagem do Sistema
Para a modelagem do software FISICARE, foi realizada uma modelagem através de
diagramas, seguindo o paradigma de orientação a objetos. O FISICARE foi dividido em duas
interações, em que a primeira será desenvolvida como trabalho da disciplina de Estágio
Supervisionado, que abrangerá o módulo do aluno, e a segunda interação como Trabalho de
Conclusão de Curso, que abrangerá o módulo professor.
4.4.1 Usuários
No FISICARE foram definidos dois tipos usuários: aluno e professor. O professor terá
os privilégios necessários para realizar as inclusões de conceitos, questões e problemas como
também resolve-los. Já os alunos poderão somente utilizar o software como usuário comum,
podendo apenas consultar os conceitos disponíveis, observar as simulações existentes e
resolver as questões e os problemas disponíveis no sistema.
20
4.4.2 Atributos do Sistema
O módulo de conceitos estará disponível em um painel para que o usuário possa
consultá-los. As questões serão de múltipla escolha, no qual o usuário escolhe uma opção e o
sistema retornará uma resposta (certa ou errada). Se a resposta for errada, será apresentada
uma descrição da resposta certa. Caso contrário, o sistema fornecerá que a resposta está
correta. O módulo de problemas necessita que o usuário digite um valor correspondente a
resposta possivelmente certa. O último módulo, simulação, disponibilizará uma animação de
alguns conceitos abordados.
4.4.3 Requisitos do Sistema
Nesta seção serão descritos os requisitos funcionais e não funcionais do FISICARE. É
importante apresentar uma breve descrição destes requisitos a fim de identificar as reais
funcionalidades do sistema.
Requisitos Funcionais
• localizar conceitos;
• navegar pelo texto;
• resolver questões;
• resolver problemas;
• ver simulação.
Requisitos Não-Funcionais
• retornar conceitos quando solicitado;
• retornar resposta se a questão está certa ou errada ;
• mostrar simulação quando solicitada;
• retornar resposta se o problema está certo ou errado .
4.4.4 Modelagem da 1ª Interação
Como foi dito anteriormente, o sistema foi dividido em duas interações. E nas seções
seguintes será apresentada a modelagem da primeira interação.
4.4.4.1 Casos de Usos Expandidos
Localizar Conceitos
Caso de uso
Atores
Finalidade
Visão Geral
Tipo
Localizar Conceitos
Aluno, professor
Localizar conceitos por título
O aluno poderá localizar algum conceito por seu título
Primário
Seqüência Típica de Eventos
21
Ação do Ator
1. Este caso de uso começa quando o
aluno deseja localizar conceitos pelo
seu título
2. Escolhe o conceito desejado
Resposta do Sistema
3. É realizada uma busca para o conceito que ele
deseja localizar. Retornado um texto referente a esse
conceito.
Seqüências alternativas:
Linha 2: A não escolha de um item para poder localizar.
Navegar pelos Textos
Caso de uso
Atores
Finalidade
Visão Geral
Tipo
Navegar pelos Textos
Aluno, professor
Navegar pelos conceitos disponíveis
Para realizar a navegação pelos conceitos, o usuário pode escolher o uso de
botões de anterior, próximo, primeiro e fim.
Primário
Seqüência Típica de Eventos
Ação do Ator
Resposta do Sistema
1. Este caso de uso começa quando o
aluno deseja navegar pelos conceitos
3. Se o usuário escolher o botão anterior, será
apresentado o conceito anterior. Se escolher o botão
2. Escolhe a opção
próximo, será apresentado o conceito posterior. Caso
for o botão primeiro, irá para o início dos conceitos e
se for o fim irá para o conceito final.
Resolver Questões
Caso de uso
Atores
Finalidade
Visão Geral
Tipo
Resolver questões
Aluno, professor
Resolver as questões disponíveis
Quando o aluno deseja resolver questões este poderá escolher quais questões
quer resolver
Primário
Seqüência Típica de Eventos
Ação do Ator
Resposta do Sistema
1. Este caso de uso começa quando o
aluno deseja resolver as questões
3. Verifica se a opção está correta. Se positivo,
apresenta a tela uma mensagem de acerto. Se não
2. Escolhe a opção
apresenta uma mensagem de erro e uma descrição da
resposta certa.
22
Resolver Problemas
Caso de uso
Atores
Finalidade
Visão Geral
Tipo
Resolver Problemas
Aluno, professor
Resolver os problemas disponíveis
Quando o aluno desejar resolver problemas este poderá escolher quais
problemas quer resolver
Primário
Seqüência Típica de Eventos
Ação do Ator
Resposta do Sistema
1. Este caso de uso começa quando o
aluno deseja resolver os problemas
3. Verifica se a opção está correta. Se positivo,
2. Digita a resposta
apresenta a tela uma mensagem de acerto. Senão
apresenta uma mensagem de erro
Seqüências alternativas:
Linha 3: Campo para digitar a resposta esteja vazio
Simulação
Caso de uso
Atores
Finalidade
Visão Geral
Tipo
Simulação
Aluno, professor
Visualizar Simulação
Quando o aluno deseja visualizar alguma simulação, ele pode escolher qual
simulação
Primário
Seqüência Típica de Eventos
Ação do Ator
Resposta do Sistema
1. Este caso de uso começa quando o
aluno desejar visualizar uma simulação
2. Clica para visualizar
3. Retorna a simulação
Seqüências alternativas:
Linha 3: Clicar quando não tiver simulação
23
4.4.4.2.Diagrama de Caso de Uso
Figura 2: Diagrama de Caso de Uso
24
4.4.4.3 Modelo Conceitual
Figura 3: Modelo Conceitual
25
4.4.4.4 Diagrama de Seqüência
Localizar Conceitos
Navegar pelo Texto
26
Resolver Questões
Resolver Problemas
27
Simulação
4.4.4.5. Contratos
Localizar Conceitos
Nome
localizarConceitos(titulo)
O sistema deverá, a partir do título escolhido, localizar o conceito
Responsabilidades
desejado
Exceções
O usuário querer localizar o conceito antes de escolher o título
Saída
Pré-condições
Escolher o título
Pós-condições
Título localizado
Navegar pelo Texto
Nome
navegarPeloTexto()
O sistema deverá, a partir do botão escolhido pelo usuário navegação
Responsabilidades pelos conceitos, o usuário pode escolher o uso dos botões anterior,
próximo, primeiro e último.
Exceções
Saída
Pré-condições
Escolher o botão
Pós-condições
Navegar pelos conceitos
28
Resolver Questões
Nome
resolverQuestoes(opcao)
O sistema deverá, a partir da opção escolhida, retornar resposta certa ou
Responsabilidades
errada
Exceções
Saída
Pré-condições
Escolher uma das opções
Pós-condições
Retorno da validação da resposta
Resolver Problemas
Nome
ResolverProblemas(resposta)
O sistema deverá, a partir da resposta digitada, retornar resposta certa ou
Responsabilidades
errada
Exceções
O usuário querer uma solução antes de digitar uma possível resposta
Saída
Pré-condições
Digitar resposta
Pós-condições
Retorno da validação da resposta
Simulação
Nome
Responsabilidades
Exceções
Saída
Pré-condições
Pós-condições
simulação()
O sistema deverá, retornar uma simulação quando o usuário solicitar
O usuário solicitar simulação onde não é possível
Ter simulação para o determinado conceito
Retorno de uma simulação
29
4.4.4.6 Diagramas de Classe
Figura 4: Diagrama de Classe
30
4.5 Planejamento da Interface
Para definir a interface do sistema, é necessária identificar várias questões, tais como:
aceitação da interface por parte do usuário, facilidade de uso, adequação da linguagem aos
usuários que irão utiliza-lo, clareza nos comandos e controle de seqüência. Para um melhor
entendimento da forma que seria a interface, esta foi modelada utilizando o caso de usos reais.
4.5.1 Caso de uso reais
4.5.1.1 Localizar Conceitos
Caso de uso
Atores
Finalidade
Visão Geral
Tipo
Localizar Conceitos
Aluno, professor
Localizar conceitos por título
O aluno poderá localizar um certo conceito por seu título
Primário
Seqüência Típica de Eventos
Ação do Ator
Resposta do Sistema
1. Este caso de uso começa quando o
aluno deseja localizar conceitos pelo
seu título
3. É realizada uma busca para o conceito que ele
2. Escolhe o conceito desejado em A,
deseja localizar. Retornado o texto referente a esse
clica para localizar em B.
conceito em C.
Seqüências alternativas:
Linha 2: A não escolha de um item para poder localizar.
31
4.5.1.2 Navegar pelos Textos
Caso de uso
Atores
Finalidade
Visão Geral
Tipo
Navegar pelos Textos
Aluno, professor
Navegar pelos conceitos disponíveis
Para realizar a navegação pelos conceitos, o usuário pode escolher o uso de
botões de anterior, próximo, primeiro e fim.
Primário
Seqüência Típica de Eventos
Ação do Ator
Resposta do Sistema
1. Este caso de uso começa quando o
aluno deseja navegar pelos conceitos
3. . Se o usuário escolher o botão anterior, será
apresentado o conceito anterior em A. Se escolher o
2. Escolhe a opção Início em B, anterior botão próximo, será apresentado o conceito posterior
em C, próximo em D e fim em E.
em A. Caso for o botão primeiro, irá para o início
dos conceitos em A e se for o último irá para o
conceito final em A.
4.5.1.3 Resolver Questões
Caso de uso
Atores
Finalidade
Visão Geral
Tipo
Resolver Questões
Aluno
Resolver as questões disponíveis
Quando o aluno deseja resolver questões este poderá escolher quais questões
quer resolver
Primário
32
Seqüência Típica de Eventos
Ação do Ator
Resposta do Sistema
1. Este caso de uso começa quando o
aluno deseja resolver as questões
3. Verifica se a opção está correta. Se positivo,
2. Escolhe a opção em A clica em B pra apresenta a tela uma mensagem de acerto ou erro em
verificar a resposta
C. Se a resposta for errada apresenta descrição da
resposta certa em D.
4. Se desejar ir pra próxima questão
5. Retorna a descrição da próxima questão em A.
clica em E
4.5.1.4 Resolver Problemas
Caso de uso
Atores
Finalidade
Visão Geral
Tipo
Resolver Problemas
Aluno, professor
Resolver os problemas disponíveis
Quando o aluno desejar resolver problemas este poderá escolher quais
problemas quer resolver
Primário
33
Seqüência Típica de Eventos
Ação do Ator
Resposta do Sistema
1. Este caso de uso começa quando o
aluno deseja resolver os problemas
3. Verifica se a opção está correta. Se positivo,
2. Digita a resposta A clica no botão ok
apresenta a tela uma mensagem de acerto em C. Se
em B
não apresenta uma mensagem de erro C
4. Se desejar ir para o próximo
5. Retorna a descrição do próximo problema em A
problema clica em D
Seqüências alternativas:
Linha 3: Campo para digitar a resposta esteja vazio
4.5.1.5 Simulação
Caso de uso
Atores
Finalidade
Visão Geral
Tipo
Simulação
Aluno, professor
Visualizar Simulação
Quando o aluno deseja visualizar alguma simulação, ele pode escolher uma
animação
Primário
34
Seqüência Típica de Eventos
Ação do Ator
Resposta do Sistema
1. Este caso de uso começa quando o
aluno desejar visualizar uma simulação
2. Escolhe o conceito que deseja
3. Retorna a simulação em C.
localizar em A, clica no botão
simulação para ver simulação em B.
Seqüências alternativas:
Linha 3: Clicar quando não tiver simulação
4.6 Seleção de Plataforma de Hardware e Software
Nesta etapa foram definidos os softwares necessários para a implementação do
FISICARE. A linguagem Java foi utilizada como linguagem de programação por oferecer um
conjunto de classes já implementadas e possibilitar a execução do software em diversas
plataformas. Um outro fator que contribuiu para a escolha dessa linguagem foi a disseminação
no meio acadêmico e comercial. Para auxiliar no desenvolvimento da interface, foi usada a
ferramenta JBuilder, da Borland, por fornecer uma maior interatividade com os objetos
disponíveis.
4.7 Implementação
Nesta seção será descrita a implementação do software FISICARE, referente ao
módulo da primeira interação. Inicialmente, serão apresentadas as telas do sistema e, em
seguida, códigos da implementação.
4.7.1 Interface
Ao executar o software FISICARE, primeiramente será apresentada a tela inicial, no
qual o usuário poderá clicar no botão Iniciar, para começar o seu estudo, ou no botão Sair,
como pode ser visto na Figura 5.
35
Figura 5: Tela Inicial do FISICARE
Clicando no botão Iniciar, será apresentada a tela principal do sistema, que contém 4
(quatro) módulos, representados em painéis. Na parte superior da tela, estão dispostas 4 abas
que possibilitam aos usuários a navegação pelos módulos. Na Figura 6, por exemplo, é
possível visualizar o índice dos conteúdos de Temperatura e Calor.
Figura 6: Índice do FISICARE
36
Para o usuário visualizar o conteúdo de um determinado conceito, deve-se selecionar o
conceito e clicar no botão Localizar. Um caminho alternativo para ver os conteúdos é através
da aba Conceitos. Nesse caso, o usuário pode navegar pelos conteúdos dos conceitos por meio
dos botões início, anterior, próximo e fim, como pode ser visto na Figura 7.
Figura 7: Repositório de Conceitos do FISICARE.
Além disso, o usuário poderá resolver questões de múltipla escolha, Figura 8, ou
problemas, Figura 9, disponibilizados nas abas Questões e Problemas, respectivamente.
37
Figura 8: Resolução de Questões
Figura 9: Resolução de Problemas
38
As simulações do sistema estão relacionadas aos conceitos disponíveis. A simulação
sobre o conceito de expansão térmica é realizada utilizando dois tipos de metal: alumínio
(representado pela cor vermelho) e aço (representado pela cor azul). Nessa simulação, a
temperatura ambiente é considerada de 30 graus Celsius. O usuário deve fornecer um valor
referente à temperatura a ser submetida aos metais. Em seguida, é possível visualizar a
dilatação dos metais sob essas condições, como pode ser apresentado na Figura 10. Nesse
exemplo, os metais foram submetidos a uma temperatura de 60 graus.
Figura 10: Simulação sobre Expansão Térmica
A simulação sobre equilíbrio térmico retrata o comportamento da temperatura quando
dois corpos com valores térmicos diferentes se unem. Um corpo está representado pela cor
azul e outro pela cor vermelha. O corpo representado pela cor azul está com uma temperatura
inferior ao outro corpo. Com o passar do tempo, a temperatura dos corpos irá entrar em
equilíbrio, isto é, se igualarem. Nesse caso, a cor dos corpos é modificada para rosa, como
pode ser visualizado na Figura 11.
39
Figura 11: Simulação sobre Equilíbrio Térmico.
4.7.2 Implementação
A seguir será descrita a implementação da forma de manipulação dos dados e a da
simulação de equilíbrio térmico (Figura 13). Para o armazenamento dos dados (Índice,
Conceitos, Questões e Problemas) foi utilizado o Banco de Dados Microsoft Access. Na
implementação da base de dados foram criadas 4 (quatro) tabelas: Índice, Conceitos, Questões
e Problemas. As características de cada tabela serão apresentadas a seguir.
TblIndice (IdIndice, Titulo)
Atributo
IdIndice
Titulo
Tipo
Texto
Texto
Descrição
Identificador para a tabela Índice
Título do índice
TblConceitos (IdConceitos, TituloCon, Conceitos, Tipo)
Atributo
IdConceitos
TituloCon
Conceitos
Tipo
Tipo
Texto
Memorando
Texto
Texto
Descrição
Identificador para a tabela Conceito
Título do conceito
Descrição do conceito
Tipo do conceito
40
TblQuestao(IdQuestao, Pergunta, Resp1, Resp2, Resp3, Resp4, Resp5, RespCerta, Descrição,
TipoQue)
Atributo
IdQuestao
Pergunta
Resp1
Resp2
Resp3
Resp4
Resp5
RespCerta
Descrição
Tipo Que
Tipo
Numero
Memorando
Memorando
Memorando
Memorando
Memorando
Memorando
Numero
Memorando
Texto
Descrição
Identificador para a tabela Questão
Descrição da pergunta
Descrição da resposta 1
Descrição da resposta 2
Descrição da resposta 3
Descrição da resposta 4
Descrição da resposta 5
Valor da resposta certa
Descrição da resposta certa
Tipo da Questão
TblProblemas(IdProblemas, DescricaoPro, Tipo, Resposta)
Atributo
IdProblemas
DescricaoPro
Tipo
Resposta
Tipo
Número
Memorando
Texto
Número
Descrição
Identificador para a tabela Problemas
Descrição do problema
Tipo do problema
Valor da resposta certa
Os conteúdos dessas tabelas foram inseridos diretamente pelo Access. Na implementação,
estão sendo utilizadas as classes para a manipulação de consultas SQL (Structured Query
Language), do pacote java.sql. Na Figura 12, é apresentado um trecho do código que constrói
o módulo de questões a partir da tabela TblQuestao.
1 public void conexaoQuestao(){
2
Try
3
{
4
String drv="sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver";
5
Class.forName(drv);
6
String url="jdbc:odbc:dbFisicare";
7
c=DriverManager.getConnection(url,"","");
8
s=c.createStatement();
9
rs = s.executeQuery("select * from tblQuestao");
10
if (rs.next()){
11
tpnlPergunta.setText(rs.getString("Pergunta"));
12
rdbA.setText(rs.getString("Resp1"));
13
rdbB.setText(rs.getString("Resp2"));
14
rdbC.setText(rs.getString("Resp3"));
15
rdbD.setText(rs.getString("Resp4"));
16
rdbE.setText(rs.getString("Resp5"));
17
lblTipo1.setText(rs.getString("TipoQue"));
18
}
19
rs.close();
20
s.close();
21
c.close();
22 }
Figura 12: Código da manipulação dos dados da tabela Questão
41
A instrução da linha 4 chama o método estático forName() da classe Class e carrega
para a memória o driver indicado, no caso JdbcOdbcDriver. Na linha 8 é criado um
statement, variável s, que envia os comandos SQL para o banco de dados. Na linha 9 é feita
uma consulta de todos os atributos existentes na tabela TblQuestao e, na linha 10, é retornada
a consulta para a variável rs, objeto do tipo Resulset. Entre as linhas 11 a 17 são organizados
os valores das linhas da tabela no painel Questões. O método next() recupera as próximas
linhas da tabela até encontrar uma marcação de fim de tabela. Enfim, a manipulação dos
outros dados, conceitos e problemas, utilizam uma conexão com banco de dados semelhante à
apresentada na Figura 12.
1 public
2 {
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46 }
void equilibrio()
int xb = 220, xma=0, xme=0;
Graphics g = pnlAni.getGraphics();
g.setColor(Color.white);
g.fillRect(0, 0, pnlAni.getWidth(), pnlAni.getHeight());
g.setColor(Color.blue);
g.fillRect(20, 80, 100, 100);
g.setColor(Color.red);
g.fillRect(20, xb, 80, 80);
while (xb != 180) {
try{
Thread.sleep(40);
}
catch(InterruptedException exc){
System.err.println(exc.toString());
}
g.setColor(Color.white);
g.fillRect(20, xb, 100, 100);
xb--;
g.setColor(Color.red);
g.fillRect(20, xb, 100, 100);
}
if (xb == 180){
lblTemp.setText("TA < TV");
try{
while(xma <= 250){
Thread.sleep(3000);
g.setColor(new Color (xma, 0, 255));
g.fillRect(20, 80, 100, 200);
g.setColor(new Color (255, 0, xme));
g.fillRect(20, xb, 80, 80);
xma = xma + 25;
xme = xme + 25;
}
lblTemp.setText("");
lblTemp.setText("TA = TV");
g.setColor(Color.black);
g.drawRect(20, 80, 100, 100);
g.drawRect(20, xb, 80, 80);
}
catch(InterruptedException exception){
System.err.println(exception.toString());
}
}
Figura 13: Código da Simulação sobre Equilíbrio térmico
42
A simulação sobre equilíbrio térmico disponibiliza a visualização de dois corpos,
estando implementada no método equilíbrio(). Foram criados dois quadrados (um de cor
azul e outro de cor vermelho) com tamanhos diferentes e mesma posição vertical, linhas 7 a
10, e também com posições horizontais diferentes. E para que os dois corpos se juntem foi
inserida uma estrutura de repetição (linha 11) onde foi criada a variável xb que é o valor do
eixo do quadrado vermelho. Essa variável foi iniciada com o valor 220 (linha 3), então
enquanto xb for diferente de 180, que é o valor para que os dois quadrados se juntem, ele
espera 40 milisegundos (linha13). Cria um quadrado de cor branca (linha 18 e 19), decrementa
o valor de xb (linha 20) e depois cria o quadrado de cor vermelha como valor de xb
decrementado (21 e 22), dando uma visualização de que o quadrado está se movendo. Quando
o valor de xb for igual a 180 (linha 24) significa que os corpos (quadrados) estão juntos, mas
com temperaturas diferentes. Na linha 25 é setado o valor “TA < TV” ao componente
lblTemp, referenciando que as temperaturas do quadrado azul é menor que a do vermelho. Na
linha 3 foi criada duas variáveis xma e xme onde xma representa a coloração vermelha do
quadrado e xme azul, então foi feita uma estrutura de repetição onde a condição de parada é
que xma seja menor ou igual a 250 (Linha27), são esperados 3 segundos (linha 28) e a
mudança da cor do quadrado e feita automaticamente(linhas 27 e 28) devido as variáveis xma
e xme serem incrementadas de 25 em 25 (Linhas 33 e 34). Nas linhas 36 e 37 é setado o valor
“TA = TV” ao componente lblTemp, referenciando que as temperaturas são iguais neste
momento e por fim nas linhas 29 a 31 são criados dois retângulos pretos sem preenchimento
interno para separar os dois corpos, finalizando a simulação do equilíbrio térmico.
4.8 Avaliação
A avaliação do FISICARE foi realizada através de testes de mesa, analisando algumas
funcionalidade do sistema, tais como, verificando a facilidade para a utilização do sistema, a
disposição dos objetos bem como a facilidade para leitura de cada tela.
Como também é interessante os usuários finais avaliarem o software, esta etapa será
realizada e apresentada após a segunda interação, quando o software estiver totalmente
concluído.
Foi verificado que a utilização das etapas para o desenvolvimento de software
educacional foi de extema utilidade pois facilitou a implementação do software FISICARE.
Auxiliando assim na resolução de problemas bem como na parte de documentação, pois esta
será utilizada em todo o decorrer da implementação do sistema.
43
5 CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS
Nas pesquisas realizadas na literatura foi verificado uma certa escassez de softwares
educacionais na área de Física. Dentre os softwares analisados, pôde-se verificar que não
houve um suporte de um processo de desenvolvimento de software educacional devido,
principalmente a ausência de recursos que facilitem o uso do sistema.
No caso do desenvolvimento do FISICARE, foi constatada que a construção de um
software educacional não é uma tarefa simples, pois existe todo um processo a ser seguido
para gerar um produto final de qualidade. Um outro fator primordial no desenvolvimento
desse tipo de software é a presença do especialista do domínio. O especialista teve que analisar
todo o conteúdo pedagógico (conceitos, questões, problemas e simulações) a ser inserido no
software, verificando os objetivos educacionais a serem atingidos para a sua conclusão.
A primeira interação do software pode ser considerada como concluída porque os
usuários já podem consultar os conteúdos sobre Temperatura e Calor, responder os problemas,
resolver as questões, bem como visualizar as simulações. O armazenamento dos dados num
banco de dados foi considerado como uma boa alternativa visto que para ampliar o domínio de
aplicação do software não necessitará de mudanças na implementação. Com relação às
simulações, acredita-se que motivará os alunos na aprendizagem da Física.
Uma dificuldade encontrada no desenvolvimento foi a organização da visualização dos
conceitos usando objetos do tipo EditorPane, pois é crucial a manipulação de partes do texto
nesses objetos. Nas avaliações realizadas, pôde-se contatar que é necessário realizar algumas
modificações para uma melhor distribuição dos conteúdos dos conceitos.
No desenvolvimento deste trabalho foi essencial o estudo da linguagem de
programação Java, assim aumentando o conhecimento sobre a mesma, visto que esta
linguagem está em um momento de ascensão na área acadêmica. O uso da ferramenta JBuilder
foi fundamental para a manipulação de objetos da interface pois possibilita aos
desenvolvedores um ambiente gráfico contendo diversos recursos.
O software FISICARE pode ser considerado como um passo preliminar para o
desenvolvimento de software educacional para alunos do próprio CEULP. Como trabalhos
futuros desse software, tem-se: inserção de outras simulações; desenvolvimento do módulo
professor para o gerenciamento dos conceitos, questões e problemas; abrangência do domínio
de aplicação; incorporação de interatividade para resolução de questões e problemas e melhor
disponibilização do conteúdo apresentado pelo aluno ou professor.
44
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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hypermedia learning environment: The CESAR experience.
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BERTOLDI,
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Impressões e Reflexões. Dissertação de Conclusão de Curso.
Santa Catarina.UFSC.1999.
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