ISSN 21755396 1
XVI Encontro de Iniciação à Docência
Universidade de Fortaleza 17 a 20 de outubro de 2016
Estudo de Simuladores para o Ensino de Física
João Ítalo Mascena Lopes ¹*(ID), Francisco Helder Braga Lôbo Filho¹ (ID), Grabriela Teles¹ (ID) Thayana Brunna Quaeiroz Lima Sena¹ (ID), Franscisco Renato da Silva Soares¹ (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: Simuladores, Física, Ensino.
Resumo
Este trabalho tem como objetivo apresentar a importância do uso de animações e simuladores no Ensino de Física, bem como uma exposição de repositórios virtuais. Atualmente, a informática tem aplicações no ensino de Física, sendo utilizada em medições, gráficos, avaliações, apresentações, modelagens, animações e simulações. A Física teórica caracterizada por ser muito abstrata, muitas vezes, está fora do alcance do entendimento de alunos da Educação Básica e a tecnologia pode auxiliar nesse entendimento. O estudo ocorre por meio de pesquisa exploratória na internet sobre as animações e os simuladores na área da Física em repositórios virtuais, por meio de levantamento. Os resultados obtidos são separados por áreas de conhecimento estudados na Física e analisados de acordo com sua disponibilidade, sua utilidade no ensino e na aprendizagem da Física e suas possíveis contribuições nesses processos. Todos os simuladores listados são gratuitos, muitas vezes na plataforma Java, Flash ou HTML 5. Alguns simuladores estão disponíveis tanto para o aluno, quanto para complemento ao professor em suas aulas. A utilização desses recursos contribui para reforçar e fixar conceitos aprendidos em aulas teóricas. Simuladores vão além das animações, englobam algumas classes da tecnologia, como a programação o vídeo e a realidade virtual, permitindo ao estudante interagir total ou parcialmente com o simulador, dando-lhe uma base para o entendimento teórico.
Introdução
A aproximação dos alunos com as (tecnologias da Informação e Comunicação) TIC seguiu os princípios defendidos por Almeida (2000): criação de um ambiente favorecedor de aprendizagem significativa, despertar a disposição para aprender e disponibilidade de informações pertinentes. A Física desempenha um importante papel no desenvolvimento científico, não só por estar na base das ciências, mas também porque desde seus primórdios sua formulação se baseia na linguagem matemática, que é quase sempre precisa, fornecendo métodos teóricos importantes para o desenvolvimento das demais ciências. Desde o inicio do século XX, várias ondas
tecnológicas inovadoras têm assolado a educação com promessas e perspectivas. Contudo, o insucesso e dificuldades de algumas tecnologias muitas vezes são apontados para o despreparo dos professores, as inadequações das escolas e falta de verbas.
Atualmente, a informática tem aplicações no ensino de Física, sendo utilizada em medições, gráficos, avaliações, apresentações, modelagens, animações e simulações. Para Valente (2016) Quando o computador é usado para passar a informação ao aluno, o computador assume o papel de máquina de ensinar, e a abordagem pedagógica é a instrução auxiliada por computador. Geralmente os software que implementam essa abordagem são os tutoriais, os software de exercício-e-prática e os jogos.
O ensino de Física não tem sido uma tarefa fácil para muitos educadores. Uma das razões é que a Física teórica caracterizada por ser muito abstrata, muitas vezes, está fora do alcance do entendimento de alunos da Educação Básica como o caso das partículas subatômicas e corpos em alta velocidade. Os alunos podem se sentir entediados ou não gostarem do estudo da Física. Bastante preocupante é a evasão nos cursos de graduação nas universidades por conta de disciplinas que trabalham com a Física em seus conteúdos. Muitas vezes a interpretação de figuras encontradas em livros, assim como aquelas desenvolvidas pelo professor no quadro não são bem interpretadas pelos estudantes. As animações e simulações podem ser utilizadas para melhor compreensão dos alunos durante a aula. Simuladores vão além das animações, englobam algumas classes da tecnologia, como a programação o vídeo e a realidade virtual, permitindo ao estudante interagir total ou parcialmente com o simulador, dando-lhe uma base para o entendimento teórico. Sendo assim, pergunta-se: quais animações e simulações estão disponíveis na internet para uso de alunos e professores da Educação Básica e Superior? Este trabalho tem como objetivo apresentar a importância do uso de animações e simuladores no Ensino de Física, bem como uma exposição de repositórios virtuais.
Metodologia
O estudo ocorreu por meio de pesquisa exploratória na internet sobre as animações e os simuladores na área da Física em repositórios virtuais, por meio de levantamento. Os resultados obtidos foram separados por áreas de conhecimento estudados na Física e analisados de acordo com sua disponibilidade, sua utilidade no ensino e na aprendizagem da Física e suas possíveis contribuições nesses processos.
A pesquisa se iniciou pelo levantamento em diferentes repositórios que ofereciam simuladores na área de Física. Como boa parte dos simuladores disponíveis englobava a maior parte dos conteúdos de Física, foi feita uma divisão por conteúdo, encontrado em cada site que oferecia simuladores como complemento no ensino de Física. Todos que foram encontrados ofereciam conteúdo totalmente gratuito em algumas plataformas diferentes, como Java, Flash e HTML 5. Primeiramente iniciou-se pelo projeto Tecnologia no Ensino de Física (PhET), da universidade do Colorado. (PhET) oferece simulações interativas de matemáticas e ciências, baseadas em pesquisas. Cada simulação é testada e avaliada para conhecer a proposta educacional, se pode ser executada on-line ou copiada para o computador. Todas as simulações são de código aberto.
Na sequência, foram explorados os conteúdos do site Física vivencial que contém uma coleção de 120 (cento e vinte) simuladores e animações que trazem: laboratórios digitais de Física clássica e moderna, mapa interativo, historiam e tecnologia da Física e avaliações.
Posteriormente, foi analisado o site Física animada com início em 2007, apresentando como publico alvo professores, estudantes de graduação e de licenciaturas. Atualmente, recebe o apoio da Universidade Estadual Paulista (UNESP), possui conteúdo que explora boa parte da Física clássica e moderna.
Por fim, foi estudado o repositório Física net, onde além de ser um site com noticias apresenta textos que englobam a Física em geral, como a profissão de físicos tanto como pesquisador e professor. Possui um espaço para estudantes resolverem questões de vestibular e o Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM), com a finalidade auxilia-lo, disponibiliza diversos simuladores para maior compreensão do estudante.
Resultados e Discussão
No repositório do PhET (figura 1) as animações e simuladores mais frequentes foram na área do Movimento (22,6%). Seguidos pelos conteúdos de Eletricidade (17,9%), Luz e Radiação (17,9%), Fenômenos Quânticos (15,6%), Trabalho e energia (10,1%), Calor e Termometria (9,3%). Os conteúdos de Som e Onda foram os que tiveram menor quantidade de recursos digitais (6,25%). É de se esperar que a ênfase tenha acontecido na área do Movimento, referente à Mecânica Clássica, uma vez que se trata de um conteúdo que retrata aos primórdios da Física e é amplamente trabalhado na Educação Básica.
Figura 1 – Simulador repositório (PhET)
Fonte: própria (2016).
No site Física vivencial (figura 2) as áreas que tiveram maior atenção dos desenvolvedores foram: Mecânica (17,5%), Física Térmica e Hidrostática (15,8%), Relatividade, Astrofísica, Astronomia (14,1%), Eletricidade (10,8%), Óptica (9,1%), Eletromagnetismo (7,5%), Onda e Instrumental Matemático para Física (6,6%) e Física Quântica (2,5%). Diferente do anterior (PhET), este tem um espaço relevante para Física moderna, como no caso de simuladores para estudo da
Relatividade, Astrofísica, Astronomia e Física Quântica, conteúdos trabalhados muitas vezes no ensino superior.
Figura 2 – Simulador site Física vivencial
Fonte: própria (2016).
No projeto Física animada (figura 3), tem-se maior subdivisão do conteúdo auxiliando em uma busca mais objetiva sobre o que se quer trabalhar nas aulas de Física, com simuladores nas seguintes áreas: Dinâmica (19,8%), Física Moderna (16,4%), Eletricidade (15,4%) Ondas e Magnetismo com (8,2%) cada, Astronomia (6,2%), Termodinâmica (5,7%), Ótica e Ferramentas Matemáticas (4,3%), Cinemática (3,3%), Estática (1,9%) e Conservação de Energia e Momento (1,4%). Assim como o repositório Física vivencial, tem um bom conteúdo de Física Moderna e um espaço para auxiliar o estudante na parte de matemática. Contém maior numero de simuladores que o (PhET) e o Física vivencial.
Figura 3 – Simulador site Física animada
Fonte: própria (2016).
No repositório Física net (figura 4), tem-se um menor número de simuladores entre os que foram avaliados, concentrados nas seguintes áreas: Mecânica (35,8%), Oscilações e Ondas (25,6%),
Eletrodinâmica e Eletromagnetismo (17,9%), Física Moderna (12,8%), Óptica (5,12%) e Física Térmica com (2,5%). De todos esses é o que tem um menor número de simuladores disponíveis. Trabalha bem a área da Mecânica assim como o (PhET). Apresenta pouca quantidade de conteúdo pequeno de Física Moderna comparado com o repositório Física vivencial e Física animada.
Figura 4 – Simulador site Física net
Fonte: própria (2016).
É possível observar que em todos, encontra-se maior número de simuladores na área da Mecânica especificamente dos movimentos de um objeto qualquer em uma determinada situação. Encontram-se também simuladores para Física Moderna. Percebe-se um espaço diferente no repositório Física vivencial e Física animada que são Ferramentas matemáticas para auxilio no entendimento do conceito teórico da física.
Conclusão
Além de poder expor onde se pode encontrar simuladores para complementar o ensino da Física, destaca-se a importância do uso da tecnologia digital para auxiliar no ensino de conteúdos. Pelo levantamento pode-se constatar inicialmente que a área de conhecimento da Física que recebe maior atenção dos desenvolvedores é a Mecânica Clássica. Contudo, não se pode inferir ainda os motivos que levam a esse encaminhamento, seja pela maior dificuldade de entendimento do aluno, por ser um conteúdo mais amplo ou por outros motivos.
O avanço das Tecnologias Digitais da Informação e Comunicação (TDICs), voltadas para educação vem contribuir para a mudança, seja ela pela melhora no entendimento do aluno, ou como auxilio ao professor. Destacando-se que a parte teórica não deve ser esquecida e com enfoque somente no que se tem disponível hoje. É necessário também o desenvolvimento de simuladores que contemplem conteúdos teóricos que aprofundem o entendimento do aluno sobre a ciência.
Busca-se desenvolver o aprofundamento do levantamento realizado com estudos focados nos simuladores, ressaltando suas características básicas a fim de verificar como podem promover uma aprendizagem significativa para o aluno que estuda Física.
Referências
(PhET) Tecnologia no Ensino de Física. Disponível em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/. Acesso em 15 de agosto de 2016.
Física Vivencial. Disponível em: http://fisicavivencial.pro.br/. Acesso em 15 de agosto de 2016.
Física Animada. Disponível em: http://www.fisicanimada.net.br/. Acesso em 15 de agosto de 2016. Física Net. Disponível em: http://www.fisica.net/. Acesso em 15 de agosto de 2016
ALMEIDA, M. E. B. O computador na escola: contextualizando a formação de professores. Tese (Doutorado). Pontifícia Universidade Católica de São Paulo, 2000. Disponivel em http://www.proinfo.gov.br/upload/biblioteca.cgd/239.pdf. Acesso em 21 de agosto de 2016
VALENTE, José Armando. O uso Inteligente do computador na educação. Revista pedagógica
Editora Artes Médicas Sul, ano 1, n. 1, p.19-21. Disponível em
http://www.pucrs.br/famat/viali/tic_literatura/artigos/computador/USOINTELIGENTE.pdf. Acesso em 15 de agosto de 2016.
Agradecimentos
A Universidade Federal do Ceará, ao Laboratório Interdisciplinar de Formação de Educadores (LIFE) e a minha orientadora pela oportunidade de estar enriquecendo meus conhecimentos
