4.7.1 Quanto às funcionalidades solicitadas
Analisando o checklist preenchido pelo mestrando em Física, foi possível perceber diversos fatores relevantes quanto à funcionalidade do software como Objeto de Aprendizagem, facilidade de utilização, metodologia de aplicação em sala de aula e a efetividade ao abordar assuntos da física.
Segundo as respostas e comentários do checklist, o BSKP cumpre os requisitos para ser considerado um OA, ele é fácil de ser utilizado, pode ser utilizado em diversos sistemas
operacionais devido à linguagem em que foi construído, estará disponível em um banco de objetos de aprendizagem, permite uma interação com o usuário e apresenta informações relevantes.
Porém, alguns fatores devem ser levados em consideração, por tratar de um assunto inédito e de difícil aprendizagem para os estudantes de ensino médio, o BSKP possui uma curva de aprendizagem longa, pois, conceitos físicos devem ser abordados antes da apresentação da simulação, devido ao fato dela tratar do modelo de Kronig-Penney, que é uma das teorias dentro do assunto Efeito Fotovoltaico.
Outro detalhe importante que foi observado no checklist, é que o BSKP não é intuitivo para quem o está utilizando pela primeira vez. É muito difícil um estudante de ensino médio compreender a teoria a partir da simulação do software, porém é intuitivo para um professor de Física, por já ter conhecimento prévio do assunto abordado pelo software.
As aplicações exibidas no BSKP estão de acordo com o tema Estrutura de Bandas nos Sólidos. Elas têm o objetivo de despertar o interesse dos estudantes, mostrando as diversas formas em que essa teoria pode ser aplicada.
4.7.2 Quanto à sua aplicação para o ensino-aprendizagem de Física
Os questionários aplicados aos dois professores de Universidade, tiveram o objetivo de validar o OA a partir dos conceitos físicos abordados, analisando a representação da informação e a entrada dos dados relacionados à equação utilizada. O questionário se inicia com perguntas para avaliar a experiência dos professores, que estão lecionando no curso de Física, e seu conhecimento sobre o modelo de Kronig-Penney abordado na simulação, além de saber se eles já utilizaram softwares educacionais em sala de aula.
O questionário seguiu perguntando sobre a consistência dos dados apresentados em relação à teoria a qual ele se baseia, se o software pode ser apresentado para o ensino médio da forma em que se encontra até o dia da aplicação dos questionários e como a simulação pode melhorar.
Sobre o perfil dos professores, foi possível notar o longo tempo de experiência no ensino da Física (um com vinte anos e o outro com oito anos) e o conhecimento satisfatório sobre o modelo de Kronig-Penney. Após a verificação do perfil do colaborador, as respostas referentes ao BSKP foram satisfatórias, foram solicitadas pequenas mudanças para facilitar o entendimento dos estudantes.
O professor com mais anos de experiência no ensino da Física informou que possui conhecimento sobre o modelo de Kronig-Penney, porém não costuma utilizar softwares educacionais em suas aulas. Ele acredita que a simulação deveria apresentar a fórmula utilizada na geração das linhas do gráfico para que o estudante relacione a equação com o resultado gerado no gráfico. Resultados positivos foram obtidos a partir deste questionário, o professor confirma que o BSKP pode ser utilizado como objeto de aprendizagem, pois ele simula o modelo proposto e é intuitivo.
O professor com oito anos de experiência não possui conhecimento aprofundado a respeito do modelo de Kronig-Penney. Ele informou que utiliza o software de cálculo numérico Matlab em suas aulas. Ele fez observações pontuais quanto à interatividade do software, como: a necessidade da inclusão de um botão de ajuda explicando equações da física quântica e colocar elementos que expliquem teorias anteriores da Estrutura de Bandas nos Sólidos para que o modelo de Kronig-Penney possa ser aprendido dissociado às aulas ministradas pelo professor. As observações feitas por esse professor já haviam sido discutidas, porém, o objetivo da simulação é o de apenas representar de forma gráfica como o modelo se comporta, pois um estudante de ensino médio não possui subsunçores suficiente para entender equações referentes à física quântica, e o BSKP foi criado para ser utilizado como uma ferramenta para auxiliar o professor em seu ensino da física quântica por meio do modelo de Kronig-Penney. Para ele ser aplicado, é necessário que os estudantes já tenham sido introduzidos a teorias anteriores que envolvem a Estrutura de Bandas nos Sólidos.
As contribuições foram discutidas com os integrantes do projeto, responsáveis pela parte da Física, as que foram consideradas pertinentes, foram selecionadas para serem implementadas posteriormente.
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A computação está cada vez mais inserida na sala de aula, diversos recursos multimídias são utilizados em aulas expositivas. Com o advento dessas tecnologias, se tornou possível a criação de Objetos de Aprendizagem para que possam ser utilizados pelos professores para tornar o aprendizado algo mais dinâmico e interativo para os estudantes.
Os OA proporcionam ao estudante uma experiência que não seria possível apenas com aulas “tradicionais”, fazendo dele o ator responsável por seu conhecimento. Esse tipo de metodologia de ensino consegue potencializar a compreensão de assuntos que eram considerados complexos para se ministrar para turmas do ensino médio, como a Física Quântica.
O assunto de Estrutura de Bandas nos Sólidos, que é a base para explicar o Efeito Fotovoltaico, é considerado complexo até mesmo por graduados em Física. Tratar este tema no ensino médio, mostra-se um grande desafio; e é um tema que possui bastante importância pela quantidade de aplicações que ele aborda. Por esse motivo foi necessária uma escolha cuidadosa sobre qual tecnologia iria ser empregada para motivar a aprendizagem do estudante de forma intuitiva. Pela simulação ser um recurso digital e ao mesmo tempo trazer a ideia de interatividade com o fenômeno, ela foi a TIC/OA escolhida.
Por ser possivelmente a TIC mais disponível nas escolas baianas, o computador foi escolhido para ser o dispositivo capaz de hospedar a simulação. Aliado a esse pensamento, a linguagem de programação Java possui compatibilidade com a maioria dos Sistemas Operacionais do mercado, além de ser uma linguagem que permite a criação de uma interface bastante agradável com o auxílio de suas APIs Swing e JFreeChart. A linguagem Java também permite a modularização do sistema, facilitando o entendimento do código, caso seja necessário realizar possíveis mudanças futuramente.
Por se tratar de um projeto que envolve várias áreas do conhecimento (Computação, Física e Educação), foram importantes as contribuições dadas pelos responsáveis de cada área, pois permite que o software seja validado obedecendo o contexto estabelecido.
A utilização de técnicas de Engenharia de Software, como: diagramas e metodologias de desenvolvimento e de projeto possibilitaram o rápido feedback dos envolvidos no projeto, pois eles puderam acompanhar o software à medida que o processo de desenvolvimento avançava. Com isso, as mudanças necessárias foram possíveis de serem realizadas rapidamente. Outro ganho relacionado à metodologia adotada, foi a rápida validação das partes do sistema.
A pesquisa desenvolvida e os resultados obtidos estão integrados a um projeto de mestrado da área de Física, que é responsável por utilizar o OA BSKP desenvolvido em sala de aula e analisar o nível de aprendizado dos estudantes envolvidos. Isso possibilitará novas validações e verificações e a apresentação de novas sugestões de mudanças, para que o software possa, cada vez mais, se adequar e melhorar a aprendizado dos estudantes.
Assim, o BSKP tenta atuar como um auxílio ao professor de ensino médio que tenha interesse em tratar sobre o assunto de Estrutura de Bandas nos Sólidos. A utilização do BSKP requer alguns desafios. Recomenda-se a apresentação do OA após uma prévia explicação do assunto relacionado, pois ele busca demonstrar apenas um dos modelos de representação da estrutura de bandas. Portanto, a mediação do professor é fundamental para o BSKP potencializar a aprendizagem dos conhecimento relacionados para os estudantes compreenderem o assunto. O processo de ensino teórico sobre a teoria de bandas deve ser muito bem pensado, para que o BSKP alcance seu propósito, o estudante já deverá ter conhecimento sobre o que é e como são formadas as bandas nos sólidos e semicondutores, para quando o estudante visualizar a simulação, possa fazer a relação.
O uso do BSKP, permite um processo de ensino-aprendizagem mais dinâmico, dando a possibilidade do estudante interagir com o sistema, gerando uma motivação por meio da ludicidade que o software permite, ao contrário do ensino tradicional, onde o professor passa a teoria e o estudante não tem oportunidade de visualizar algo prático. O uso de OAs em sala de aula também proporcionam aos estudantes o aprimoramento das habilidades no uso de tecnologias. O BSKP foi desenvolvido sendo levado em consideração aspectos de usabilidade, teoria de aprendizagem e coerência conceitual, todos esses fatores são importantes para tornar a experiência de utilização do software algo proveitoso no fator de aquisição de conhecimento mas também algo divertido e interativo para o estudante.
O BSKP estará disponível em um banco de objetos de aprendizagem online para que possa abranger um maior número de pessoas, contribuindo com a formação de conhecimento de cada um dos estudantes que tenha contato com a ferramenta.
O projeto se mostrou um grande desafio, com ele foi necessário sair da zona de conforto e aliar os conhecimentos aprendidos na área de Computação com a Física. Percebeu-se que os estudos a respeito desse tema ainda são bastante limitados devido à complexidade. Para mim, como estudante de computação, foi bastante interessante aprender sobre assuntos que não são abordados em meu curso, foi bastante proveitoso conhecer um pouco sobre o comportamento dos sólidos em relação às estruturas periódicas que o formam, além de descobrir as aplicações onde este estudo se faz presente. Como a computação se faz presente em diversas outras áreas
com o objetivo de aprimorar e melhorar os estudos nessas áreas, na Física não é diferente, a partir desses conhecimentos físicos obtidos, eu estou apto a desenvolver outras ferramentas computacionais que utilizassem como base o efeito fotovoltaico.