Tecnologias computacionais no Ensino de F

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• Tecnologias computacionais no Ensino de Física
• Eliane Veit
• Ives Solano Araujo
• I Encontro Estadual de Ensino de Física
• Novembro de 2005
• Instituto de Física - UFRGS

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Onde estamos e para onde vamos?

• possibilidades atuais no ensino de Física
• aquisição de dados
• comunicação
• 
  tutorial
• . . .

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Educação mediada por tecnologias computacionais

• novas estratégias de ensino

tecnologias computacionais x novas tecnologias
(DVD)
4
Física
modelagem computacional aquisição automática de
dados
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Modelagem computacional em Ciências

• Por quê?

- é um dos pilares fundamentais do
desenvolvimento científico Física, Química,
Biologia - Física teórica, experimental e
computacional - noção de que é possível
predizer, além de observar fatos
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Investigações sobre tecnologias educacionais no
Ensino de Física?
American Journal of Physics (1980...), Journal of
Research on Science Teaching (1980...),
Intenational Journal of Science Education
(1987...), Science Education (1980...)
Enseñanza de las Ciencias (1983...) Revista
Brasileira de Ensino de Física (1980...), Caderno
Catarinense de Ensino de Física (1984...),
I. S. Araujo, M. A. Moreira, E. A. Veit
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Principais modalidades de uso do computador no
ensino de Física

• Instrução e avaliação mediada pelo computador
• Modelagem e simulação computacionais
• Coleta e análise de dados em tempo real
• Recursos multimídia
• Comunicação à distância
• Resolução algébrica/numérica e visualização de
  soluções matemáticas
• Estudo de processos cognitivos

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I) Instrução e avaliação mediada pelo computador

• programas-tutores (tutoriais) se adaptam às
  dificuldades individuais e aos sucessos de cada
  estudante, fornecendo instruções personalizadas
  em seções de interação com o indivíduo (fig)
• testes automatizados para a avaliação de
  aprendizagem (fig)
• ou avaliação de concepções espontâneas Prometeus

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I) Instrução e avaliação mediada pelo computador

• Vantagem possibilidade de atendimento
  individualizado ao estudante no momento em que
  ele sentisse necessidade
• Nesta categoria incluem-se avaliações de
  experiências didáticas.

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II) Simulação e modelagem computacionais

• Simulação
• Modelagem

acesso aos primitivos do modelo matemático ou
icônico subjacente à implementação da modelagem
aluno não tem

• aluno tem

Ex Modellus, Excel, Powersim
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Tipos de atividades de simulação e modelagem
computacionais

• exploratórias

observação, análise e interação do sujeito com
modelos já construídos
aos primitivos do modelo matemático ou icônico
de simulação sem acesso
de modelagem com acesso
o sujeito passa por todo o processo de construção
do modelo desde sua estrutura matemática até a
análise dos resultados

• expressivas de modelagem

Ex Modellus, Physlet, Interactive Physics
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III) Coleta e análise de dados em tempo real

• dados são coletados diretamente pelo computador
• a análise inclui gráficos, tabelas, cálculos
  estatísticos

• Vantagens
• livra o aluno do trabalho árduo de leitura e
  anotação de dados
• noção sobre medidas no século XXI nos lab.
  científicos, no setor produtivo, na área da
  saúde
• mais tempo para concentração nos problemas
  físicos

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Mais tempo para discussão

• dos aspectos físicos relevantes
• das hipóteses assumidas
• das aproximações empregadas
• das limitações dos modelos físicos e matemáticos
• pensamento científico x lógica indutivista
• tratar problemas mais reais e atuais

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Idéias básicas da aquisição automática
15
Placa de som

• interface analógico gt digital
• interface digital gt analógica

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Exemplos de softwares
Osciloscope (fig) Spectrogram (fig) Aq_dados
(fig)
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IV) Recursos de multimídia

• inclui textos, sons, imagens, animações, vídeos e
  simulações
• organizados em módulos, de modo a fornecer
  contextos didáticos sobre o tópico em estudo
• links inter-relacionam os elementos
• o aluno decide o caminho a seguir de acordo com
  seus interesses
• softwares para a construção de materiais
  didáticos multimídia estão nesta categoria
  (exemplo 1 partículas1, exemplo2 ntef)

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V) Comunicação a distância

• o computador é usado como uma ferramenta de
  comunicação e intercâmbio de informações através
  de mensagens eletrônicas, fóruns de discussão,
  troca de arquivos, conferências remotas, etc.
• aplicação de avaliações à distância
• disponibilização remota
• de tarefas escolares

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VI) Resolução algébrica/numérica e visualização
de soluções matemáticas

• resolução numérica ou algébrica de problemas de
  Física, ou ainda a representação gráfica das
  soluções matemáticas
• objetivo principal é discutir o método de solução
  matemática, não o problema físico
• nas soluções numéricas são empregadas linguagens
  de programação de alto nível como FORTRAN, C,
  MatLab e Pascal nas soluções algébricas
  softwares como o Mapple, MathCad e o Mathematica

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VI) Estudo de processos cognitivos

• voltados à pesquisa dos processos cognitivos do
  aluno em sua interação com o computador
• ou na em sua interação com os colegas ou com o
  professor, tendo a máquina o papel de fornecer o
  contexto pedagógico

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Tipo de artigos considerados
De investigação

• Questões de pesquisa
• Revisão da literatura
• Referencial teórico
• Metodologia
• Análise dos dados
• Conclusão

Desenvolvimento, reflexão, apresentação de
propostas
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Número de artigos publicados por categoria e por
área da Física
Mecânica Termodinâ-mica Eletromagne-tismo Ótica Física Moderna N.A. Total
I 13 2 4 2 2 2 25
II 41 6 8 1 7 2 65
III 22 4 7 1 - 1 31
IV 9 2 2 - - 3 16
V 3 2 5 - 1 1 12
VI 3 - 2 - 1 2 8
VII 6 -
Total 95 16 28 4 11 10
não adotam nenhuma área (N.A.) da Física em
particular.
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Ainda há pouca investigação !

• cerca de 150 artigo
• em um total de gt 5000

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novas tecnologias gt
novas metodologias

• diversidade de estratégias no ensino

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Papel do professor?

• coordena
• orienta
• observa
• estimula
• propõe atividades, desafios, ...
• põe em prática a avaliação formativa e somativa

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Reflexão continuada sobre

• a adequação da tecnologia educacional aos
  objetivos do processo de ensino-aprendizagem
• as tecnologias como meio para facilitar o
  processo de ensino-aprendizagem (e não como um
  fim em si)
• as tecnologias como ferramenta cognitiva,
  possibilitando ampliação das capacidades humanas

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Referências principais

• ARAUJO, I. S. VEIT., E. A. Uma revisão da
  literatura sobre estudos relativos a tecnologias
  computacionais no ensino de Física, Revista
  Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências,
  v. 4, 2004.
• VEIT, E. A. ARAUJO, I. S. Tecnologias
  Computacionais no Ensino de Ciências, Programa
  Internacional de Doutorado em Ensino de Ciências.
  Universidade de Burgos, Espanha Universidade
  Federal do Rio Grande do Sul, Brasil. Texto de
  Apoio N24.  

28
http//penta3.ufrgs.br2002/
29
http//www.plus2physics.com/electrostatics/online_
tests.asp
30
Simulação com o Modellus
31
Modelagem com o Modellus
32
Osciloscope (entrada de som)
33
Spectrogram
canto de um pássaro
34
Spectrogram
tubo de 30cm
tubo 40cm
35
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