A CONSEQUÊNCIA DA INTEGRAÇÃO ENTRE CIÊNCIA E TECNOLOGIA:
O USO DE SIMULADORES NO ENSINO DE FÍSICA
João Ítalo Mascena Lopes*¹ (ID), Thayana Brunna Queiroz Lima Sena¹ (ID), Gabriela Teles¹ (ID), Palloma Lopes de Melo¹ (ID), Rafael Camurça Pereira¹ (ID), Luciana de Lima² (PO).
1. Universidade Federal do Ceará – Grupo de Pesquisa Tecnodocência 2. Universidade Federal do Ceará – Instituto Universidade Virtual jiml4@hotmail.com
Palavras-chave: Tecnologia. Simuladores. Física.
Resumo
Esse trabalho tem o objetivo de analisar de forma qualitativa, o uso de simuladores no Ensino de Física, como auxílio ao professor no desenvolvimento de conteúdos com seus discentes. Procuramos entender a integração entre Ciência, Tecnologia e Ensino de Física, e os desafios que os professores encontram para que os discentes tenham um entendimento cada vez maior sobre os conteúdos da Física. A popularização e o advento das Tecnologias Digitais da Informação e Comunicação (TDICs) têm contribuído para a incorporação de ferramentas tecnológicas na educação para apoio didático. Contudo, são perceptíveis as dificuldades que muitos professores de Física possuem em adequar o uso da tecnologia digital como recurso didático às metodologias tradicionais. Simulação se refere à aplicação de modelos computacionais para estudo e previsão de eventos ou comportamentos, disponibilizado para uma ampla gama de aplicações e sendo utilizada também na área da educação. A metodologia utilizada para a realização desta pesquisa teve como base o Estudo de Caso e ficou dividida em três partes: planejamento, coleta de dados e análise dos dados. Buscamos analisar um simulador como mediador no processo ensino-aprendizagem no conteúdo de Física que versa sobre a Lei de Hooke. Observamos que o uso das TDICs é importante, principalmente na abordagem de conteúdos mais abstratos, aparecendo como um meio de tornar tais conteúdos mais concretos. Por isso, acreditamos que a utilização de simuladores em aulas de Física deva ser realizada como uma ferramenta auxiliar, um recurso a mais no processo de ensino e aprendizagem.
Introdução
O ensino de Física no Brasil ainda enfrenta várias dificuldades. Uma delas vincula-se ao pouco interesse por boa parte dos alunos. De um lado encontramos a evolução rápida das Tecnologias Digitais da Informação e Comunicação (TDICs), em todos os níveis da sociedade. Do outro, visualizamos uma escola onde o professor apresenta aulas em quadro e pincel, onde os alunos o
veem como dono da informação, desestimulando a criatividade e o envolvimento dos discentes. Conforme é lembrado por Campos, Rocha e Campos (1998), a aceleração da tecnologia pressiona a escola por mudanças nas relações envolvendo ensino e aprendizagem.
O desenvolvimento da ciência e da tecnologia como principais forças produtivas no mundo contemporâneo revela o potencial transformador do conhecimento. Mais do que sua acumulação quantitativa, é a transformação qualitativa que sugere novas perspectivas para o desenvolvimento social e econômico.
No ensino fundamental iniciam-se as disciplinas de ciências em que se pode compreender como acontecem os fenômenos naturais. A Física é fundamental nas ciências naturais, pois preocupa-se com os princípios básicos do Universo, o que fundamenta a Engenharia e outras Ciências. Em geral, o ensino prático de disciplinas da área das ciências acontece de forma bastante limitada, pois depende do espaço do laboratório, equipamentos caros e um técnico específico da área. Todos esses fatores, somados a um alto custo de manutenção, faz com que aulas práticas tenham cada vez menos espaço na matriz curricular.
A popularização da informática e o advento das Tecnologias Digitais da Informação e Comunicação têm contribuído para a incorporação de ferramentas tecnológicas na educação para apoio didático nas diversas disciplinas e conteúdos (FERREIRA; VENTURA, 2008).
É notável as dificuldades que muitos professores de Física possuem em adequar o uso da tecnologia como recurso didático às metodologias tradicionais de ensino que são caracterizadas essencialmente por aulas expositivas.
Giraffa (2009) esclarece que um software educacional pode ser entendido como um objeto de aprendizagem. Argumenta ainda que quando o objeto de aprendizagem é um software, ele é por definição um software educacional.
Busca-se, normalmente, nestas simulações, prover informações com características da vida real, permitindo a participação em cenários e situações próximos às vivenciadas no dia a dia.
Para Machado, Moraes e Nunes (2009), visam apresentar situações práticas vivenciadas no dia a dia e têm como objetivo principal proporcionar o treinamento de profissionais, em várias áreas do conhecimento, situações críticas, conscientização de crianças, jovens e adultos.
Simulação se refere à aplicação de modelos computacionais para estudo e previsão de eventos ou comportamentos, disponibilizado para uma ampla gama de aplicações e sendo utilizada também na área da educação. Em estudos de Almeida (1999) é evidenciado que a simulação pode ser aplicada tanto no ensino como na avaliação, pois em função de atividades práticas é possível avaliar tanto o conhecimento quanto a competência.
Muitas vezes os simuladores utilizam recursos gráficos avançados para envolver o usuário em um ambiente similar ao real para tomadas de decisão. Podem ser simulados: um ambiente, uma situação, uma ação e reação envolvendo um determinado assunto. Normalmente, o simulador
busca reproduzir fielmente a realidade, contextualizando o assunto e deixando o usuário explorar possibilidades em um ambiente semelhante ao encontrado na realidade.
Diante dessa integração entre Ciência, Tecnologia e Ensino, nos questionamos sobre, os efeitos dessa união para o ensino de Física. Como o aluno, compreende conceitos Físicos, com o auxílio dos simuladores? Esse trabalho tem o objetivo de analisar de forma qualitativa, o uso de simuladores no Ensino de Física, como auxílio ao professor no desenvolvimento de conteúdos com seus discentes.
Metodologia
A metodologia utilizada para a realização desta pesquisa teve como base o Estudo de Caso, apresentada por Gil (2010) como sendo mais adequada para a pesquisa de fenômenos contemporâneos e sem controle do fenômeno observado. Ficou dividida em três partes: planejamento, coleta de dados e análise dos dados. Buscamos analisar um simulador como mediador no processo ensino-aprendizagem no conteúdo de Física que versa sobre a Lei de Hooke.
A pesquisa foi aplicada com uma aluna da Universidade Federal do Ceará (UFC), do curso de Pedagogia na modalidade semipresencial; cursa o sétimo semestre e é bolsista da Pró-Reitoria de Graduação (PROGRAD). A discente em questão possui 26 anos e outra graduação em Serviço Social realizado na Universidade Estadual do Ceará (UECE), na modalidade presencial. Não tinha contato com nenhum conteúdo de Física desde 2007, ano que concluiu o Ensino Médio.
O primeiro momento da pesquisa foi reservado para seleção do conteúdo que seria trabalhado, a Lei de Hooke. Foi realizada uma busca por exercício que extraísse da aluna tanto conhecimentos de cálculo, como teórico. Posteriormente elaboramos um pequeno texto com os conceitos teóricos como encontrado em diversos livros didáticos sobre o tema, que serviria como apoio à resolução do exercício.
Na primeira atividade, a discente só poderia utilizar o texto para resolução do exercício. Ao final dessa atividade a aluna responderia um questionário, sobre sua percepção sobre o tema e as dificuldades que encontrou para concluir o exercício.
Na segunda atividade, a aluna resolveria o mesmo exercício com valores diferentes, com o auxílio de um simulador retirado do repositório, Physics Education Technology (PhET). O projeto PhET é uma iniciativa da Universidade do Colorado e possui simulações de várias áreas de ciências, com o objetivo de auxiliar no modo como são ensinadas. As simulações são escritas em Java, Flash ou HTML5. Todas as simulações são de livre uso. Novamente foi aplicado outro questionário com o objetivo de ter a percepção da aluna sobre o uso do simulador para resolução do exercício.
Por último foi analisado o desempenho na primeira atividade onde só tinha o auxílio de um texto, com a segunda onde poderia utilizar o simulador. Nessas duas atividades a discente expôs através dos questionários, como foi o aprendizado com e sem o uso do simulador.
Resultados e Discussão
O primeiro questionário, teve como intuito sondar qual o nível de conhecimento da discente com as TDICs, e o que ela entendia por simuladores. Observamos que o Computador era o aparelho mais utilizado para acessar a internet, em torno de seis horas por dia. A estudante tinha uma correta concepção do que seria um simulador, contudo nunca tinha utilizado em nenhuma atividade acadêmica.
Após a leitura do texto teórico, foi apresentado o primeiro exercício (Figura 1), no qual teria que ser respondida apenas com a teoria apresentada anteriormente.
Figura 1: Exercício sobre a Lei de Hooke
No primeiro item era necessário encontrar o comprimento total dessa mola, se fosse colocado um corpo de 6N em sua extremidade. Apesar de ter à disposição a equação necessária para resolução, F = K.x, a estudante não conseguiu chegar ao resultado correto.
Os outros dois itens contemplavam questões teóricas, onde foi questionado:
o que aconteceria, se a constante elástica da mola fosse maior no caso anterior? o que aconteceria se o comprimento total da mola fosse maior ou menor? se fosse colocado um corpo de 2N, o que aconteceria com a mola? , onde todas as perguntas foram respondidas corretamente.
Ao final dessa resolução, foi apresentado o segundo questionário onde foi indagado: como a introdução teórica utilizada, contribuiu para a resolução do exercício?
foi possível visualizar o sistema massa-mola em funcionamento apenas com a figura utilizada?
qual foi a maior dificuldade encontrada no entendimento sobre o conteúdo explicitado anteriormente sobre Força Elástica?
em geral, os estudos em Física contemplam assuntos abstratos difícil de vincular com algo real? Justifique.
Como respostas obteve-se que a introdução teórica contribuiu parcialmente, considerando-se que foi uma espécie de “primeiro contato” com a temática e somente a leitura de um texto teórico não facilitou tanto a compreensão dos elementos envolvidos. Não foi possível por parte da discente
visualizar o sistema em funcionamento, tornando-se uma dificuldade para o entendimento sobre o conteúdo. Também nos foi confirmado que os conteúdos de Física são abstratos e os professores costumam apresentá-los seguindo esse mesmo modelo, exigindo um alto poder de abstração por parte do aluno.
No segundo momento, foi apresentado um simulador (Figura 2), que explorava os conceitos sobre a Lei de Hooke.
Figura 2: Simulador sobre a Lei de Hooke
Após o uso do simulador, foram apresentadas as mesmas três questões elaboradas anteriormente, apenas com os valores modificados. Dessa vez a estudante obteve êxito em todas suas respostas.
Em seguida, foi aplicado o terceiro questionário que sondava entender como foi o uso do simulador.
Observamos que o uso das Tecnologias Digitais é importante, principalmente na abordagem de conteúdos mais abstratos, aparecendo como um meio de tornar tais conteúdos mais concretos, aproximando-os da realidade dos alunos. No caso do simulador utilizado foi apontado como pontos negativos, dificuldade de não conter nele informações mais precisas quanto a seu uso, fazendo assim necessário um apoio do professor.
Foi exposto que um maior uso de simuladores pelo professor de Física nas aulas, tornariam as aulas mais interessantes, servindo como meio de tornar as aulas mais dinâmicas, inclusive com a visualização dos fenômenos acontecendo, tornaria os conteúdos mais tangíveis e aplicáveis. Após o uso do simulador foi possível por parte da discente, a visualização do fenômeno de deformação da mola acontecendo, tornando o conteúdo mais compreensível. Algo que a aluna não conseguiu no primeiro momento apenas tendo à disposição a teoria definida de maneira estática.
Conclusão
O princípio norteador do presente trabalho é compreender se o uso de simuladores em casos reais, numa apresentação próxima da realidade, de modo atrativo e que permita estimular o raciocínio e instigar o aprofundamento do conhecimento sobre o tema proposto, se torna mais eficiente do que apenas apresentando a teoria.
Perante os resultados obtidos, verificamos uma boa receptividade do material digital. Conseguimos, através do simulador, apresentar os conteúdos sobre a Lei de Hooke, de uma forma mais atraente e ilustrativa do que o simples exercício proposto ou descrições de fenômenos efetuadas de forma estática na maioria das aulas tradicionais, propiciando assim um maior envolvimento do discente.
Por isso, acreditamos que a utilização de simuladores em aulas de física no ensino, deva ser realizada como uma ferramenta auxiliar, um recurso a mais no processo de ensino/aprendizagem, nunca de forma única, devendo ser aliada aos demais recursos existentes.
Pretende-se continuar o estudo com aplicação do simulador em contexto real, com alunos do Ensino Médio de escola pública de Fortaleza, com a finalidade de aprofundar a investigação sobre as vantagens e desvantagens de uso de simuladores nas aulas de Física da escola.
Referências
ALMEIDA, M.E.B. O aprender e a Informática: a arte do possível na formação do professor. Brasília: Ministério da Educação, 1999. v. 1. 39p.
FERREIRA, A. A.; VENTURA, P. C. S. O computador no processo de ensino aprendizagem: da resistência a sedução. Trabalho & Educação (UFMG), v. 17, p. 65-78, 2008.
GIRAFFA, L.M.M., Uma odisséia no ciberespaço: O software educacional dos tutoriais aos mundos virtuais. Revista Brasileira de Informática na Educação, vol. 17, núm. 1, 2009. MACHADO, L.; MORAES, R.; NUNES, F. Abordagens Práticas de Realidade Virtual e Aumentada. Porto Alegre: SBC, páginas 31-60, 2009.
CAMPOS, F.C.A.; ROCHA, A.R.C.; CAMPOS, G.H.B. Design Instrucional e Construtivismo: Em Busca de Modelos para o Desenvolvimento de Software. 1998. Disponível em http://lsm. dei.uc.pt/ribie old/ cong 1998/trabalhos/250m.pdf.
GIL, A. C.. Como elaborar projetos de pesquisa. São Paulo: Atlas, 2010.
Agradecimentos
A Universidade Federal do Ceará, ao Laboratório Interdisciplinar de Formação de Educadores (LIFE) e a minha orientadora Dra. Luciana de Lima, pela oportunidade de enriquecer meus conhecimentos nessa área, e pelo apoio para realização dessa pesquisa.
