Novas Tecnologias no Ensino de Física

Possibilidades de uso

Vantagens e cuidados

Reflexão continuada, especialmente quanto a novas práticas
pedagógicas.
• “...a tecnologia educacional deve adequar-se às necessidades
de determinado projeto político-pedagógico, colocando-se a
serviço de seus objetivos e nunca os determinando.”(Rezende,
2000)
Aplicações de Novas Tecnologias no Ensino de Física









Ensino programado => tutorial, livros eletrônicos, certos
cursos de ensino a distância
Simulação
Modelagem
Aquisição automática de de Dados
Tratamento e análise de dados
Hipertextos
Internet
Ambientes de aprendizagem (colaborativos e comunidades
de aprendizagem)
Educação a distância (engloba tudo, especialmente
comunicação e trabalho colaborativo, no EAD ideal)
Tutorial



Computador atua com instrutor, apresentando o
conteúdo, perguntas e respostas
Vantagens: ritmo individualizado, propício para pesquisa
sobre dificuldades localizadas e ensino a distância
Desvantagens:
• “treinamento”,
• usualmente não incorporam nada de novo em relação
ao processo de ensino-aprendizagem.
• ...”sua utilização acaba por resultar quase sempre
em aulas em vídeo iguais às da escola de hoje, ou a
textos em microcomputadores, interativos e autoinstrutivos, mais limitados que os existentes nas
estantes escolares” (Kawamura, 1998).
Simulação (animações interativas)


representação visual de fenômeno ou processo
se baseia:
•




num modelo científico de um sistema físico da natureza
• modelo de um sistema artificial e hipotético
alterando-se as variáveis de entrada, observam-se as mudanças nas
variáveis de saída;
saída: gráficos, animações
simulação “pura” : não há manipulação do modelo formal (tem o mesmo
efeito de um filme)
aplicativos de maior potencial:
• Interactive Physics, XYZet

• simulação em JAVA são as únicas que permitem variação de
parâmetros em qualquer sistema operacional
Não substitui a observação do fenômeno físico!
Modelagem computacional






representação formal de um processo ou fenômeno
trabalha com o modelo matemático subjacente ao modelo físico
usa diferentes formas de representação externas: gráficos, tabelas,
animações
há acesso e manipulação das expressões que traduzem as relações
entre as variáveis
pode permitir a manipulação de objetos concretos-abstratos
há diferentes linguagens, metáforas e aplicativos computacionais
para modelagem:
• linguagens computacionais: TRUEBASIC, VISUALBASIC,
DELPHI, C, C++, JAVA (requer conhecimento de programação)
• metáforas: STELLA, BOXER,...
• linguagens com fins educacionais: LOGO, Python, Squeak,...
• aplicativos de autor: planilha eletrônica, Modellus, JDK, Maple,
Mathematica, Mathcad
Por que defendo que modelagem computacional é imprescindível
na aprendizagem de Física nos dias atuais?



Ciência é um processo de representação do mundo, sempre sujeito
a reformulações (descrição x explicação)
Fazer Física <=> trabalhar com modelos físicos
Modelos físicos:
• descrições simplificadas e idealizadas de sistemas ou fenômenos
físicos
• aceitos pela comunidade de físicos
•
envolvem elementos como:
proposições semânticas
modelos matemáticos subjacentes
Modelagem computacional enriquece e amplia a investigação de
sistemas físicos:
• possibilita a investigação de sistemas físicos em que o modelo
matemático subjacente é mais complicado
• métodos numéricos são muitas vezes mais simples que métodos
analíticos
• dá chances para “experiências conceituais”
• possibilita trabalhar com diferentes formas de representação:
animações, tabelas, gráficos.
• mais tempo para discussão:
dos aspectos físicos relevantes
das hipóteses assumidas
das aproximações empregadas
das limitações dos modelos físicos e matemáticos
das grandezas físicas relevantes e suas relações
Modelagem computacional no ensino/aprendizagem de Fïsica:
• tende a desmitificar a imagem da Física como uma disciplina
difícil, em que é preciso decorar fórmula

Modelagem favorece a aprendizagem construtivista pois
pode(Webb&Hassen - 1988), :
• elevar o nível do processo cognitivo, exigindo que os estudantes
pensem num nível mais elevado, generalizando conceitos e
relações;
• exigir que os estudantes definam suas idéias mais precisamente;
• propiciar oportunidades para que os estudantes testem seus
próprios conhecimentos, detectem e corrijam inconsistências.
Princípios de Nickerson(1995) :

começar onde o aluno se encontra

promover atividades de processamento e descoberta

usar representações apropriadas e modelos

usar simulações

proporcionar ambiente de suporte
Hipertextos

a informação é apresentada em forma não-linear;

recursos de multimídia: textos, figuras, animações, simulações,
som, conectados por “links” pré-definidos (nós);

o estudante pode escolher o caminho que tomará no texto;

dá margens a diferentes níveis de aprofundamento
Cuidado com o excesso de ramificações !
Internet (especialmente www - world wide wibe )

Sistema de informação em: hipertexto, gráfico, distribuído,
independente de plataforma, dinâmico, interativo e global utilizado
na Internet.

potencialidade de pesquisa e comunicação

é preciso estabelecer metas e/ou desafios

é aconselhável dispor de uma boa agenda de endereços

se possível dar um “download” em programas e textos interessantes
Cuidado, o material disponível na Internet não passa por qualquer
crivo !
Aquisição de Dados

Para medida em tempo real:
• transdutor (ou sensor)
• interface (placa de som, porta de jogos, mouse)



• aplicativo computacional (software)
Sensores analógicos: som, luz, campo magnético, voltagem,
força, temperatura, pressão, cor
Sensores digitais: digital: movimento, movimento de rotação,
nuclear, detector de radiação, “photogate”
Outro modo de aquisição:
• registro em vídeo
• aplicativo de análise
Exemplos em que a aquisição automática é imprescindível

força em função do tempo em colisões

posição de um pêndulo em função do tempo

espectro sonoro
Tratamento e análise de dados

Tratamento estatístico requer cálculo de:

• médias, desvio padrão, erros
Análise:
• gráficos (que pode envolver ajuste de curvas)

• tabelas
Aplicativos: planilha eletrônica e programas gráficos
Educação a distância (EAD):

Maior mérito do EAD ideal:
• procura renovar as práticas pedagógicas
• desenvolve ferramentas úteis também para o ensino presencial.
Ex: ambientes de aprendizagem.

Este é um dos objetivos do nosso curso: uma visão crítica das
práticas pedagógicas em sala de aula!
Idéias de Ogborn


Universidade de Londres
Até agora tem sido:
•
aprender um pouco de aritmética
•
aprender um pouco de álgebra
•
aprender um pouco cálculo
•
aprender algo sobre diferenças finitas como aproximação do cálculo
•
usar modelos computacionais
Ogborn: fazer modelos auxilia o processo de aprendizagem da matemática e de ciências, em geral
•
fazer alguns modelos computacionais -> aprender aritmética
•
fazer mais modelos computacionais
-> aprender álgebra
•
analisar modelos computacionais
-> aprender cálculo
Idéias de Redisch (Maryland)


Atividades dos estudantes
•
Resolver problemas limitados, pré-definidos, de nenhum interesse pessoal.
•
Trabalhar com leis apresentadas por especialistas. Não vê-las como hipóteses a
serem testadas.
•
Usar ferramentas analíticas para obter respostas "exatas” de modelos inexatos.
•
Raramente usam o computador.
Atividades profissionais
•
Resolver problemas amplos, abertos e freqüentemente a serem descobertos.
•
Trabalhar com modelos a serem testados e modificados. Saber que as "leis" são
construídas.
•
Usar ferramentas numéricas e analíticas para obter respostas aproximadas de
modelos inexatos.
•
Usam o computador freqüentemente.
Hoyles, Healy e Pozzi, 1994

“Programas são como ferramentas de artistas:
• ferramentas podem ajudar artistas,
• mas elas não produzem arte. Somente artista a
produzem.
• Mas software exploratórios tem uma característica
única:
quando bem desenvolvidos, podem produzir
interações entre aprendizes, em particular se os
estudantes trabalham em par ou em pequenos
grupos.”
“...mas inteligência, emoção, cultura, poesia e arte residem
no usuário, não no software.”
Vitor Duarte Teodoro