Tecnologias computacionais no Ensino de Física Eliane Veit Ives Solano Araujo I Encontro Estadual de Ensino de Física N

1. 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

2. Onde estamos e para onde vamos? possibilidades atuais no ensino de Física aquisição de dados comunicação tutorial . . .

3. Educação mediada por tecnologias computacionais novas estratégias de ensino tecnologias computacionais x novas tecnologias (DVD)

4. Física modelagem computacional aquisição automática de dados

5. 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

6. 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...), Investigações sobre tecnologias educacionais no Ensino de Física? I. S. Araujo, M. A. Moreira, E. A. Veit

7. 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

8. 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

9. 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.

10. 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

11. 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

12. 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

13. 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

14. Idéias básicas da aquisição automática

15. Placa de som • interface analógico > digital • interface digital > analógica

16. Exemplos de softwares: Osciloscope (fig) Spectrogram (fig) Aq_dados (fig)

17. 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)

18. 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

19. 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

20. 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

21. Tipo de artigos considerados De investigação • Questões de pesquisa • Revisão da literatura • Referencial teórico • Metodologia • Análise dos dados • Conclusão Desenvolvimento, reflexão, apresentação de propostas

22. Número de artigos publicados por categoria e por área da Física * não adotam nenhuma área (N.A.) da Física em particular.

23. Ainda há pouca investigação ! cerca de 150 artigo em um total de > 5000

24. novas tecnologias > novas metodologias diversidade de estratégias no ensino

25. Papel do professor? • coordena • orienta • observa • estimula • propõe atividades, desafios, ... • põe em prática a avaliação formativa e somativa

26. 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

27. 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 N°24.

28. http://penta3.ufrgs.br:2002/

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. Ad_dados