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

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

3 Educação mediada por tecnologias computacionais novas estratégias de ensino 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? Por quê? - é um dos pilares fundamentais do desenvolvimento científico Física, Química, Biologia - é um dos pilares fundamentais do desenvolvimento científico Física, Química, Biologia - Física: teórica, experimental e computacional - Física: teórica, experimental e computacional - noção de que é possível predizer, além de observar fatos - noção de que é possível predizer, além de observar fatos

6 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

7 Principais modalidades de uso do computador no ensino de Física I)I nstrução e avaliação mediada pelo computador II)M odelagem e simulação computacionais III)C oleta e análise de dados em tempo real IV)R ecursos multimídia V)C omunicação à distância VI)R esolução algébrica/numérica e visualização de soluções matemáticas VII) E studo 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)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)programas-tutoresfigprogramas-tutoresfig testes automatizados para a avaliação de aprendizagem (fig)testes automatizados para a avaliação de aprendizagem (fig)testes automatizadosfigtestes automatizadosfig ou avaliação de concepções espontâneas: Prometeusou 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 Simulação: Modelagem: II) Simulação e modelagem computacionais acesso aos primitivos do modelo matemático ou icônico subjacente à implementação da modelagem Ex: Modellus, Excel, PowersimModellusExcePowersim aluno não tem aluno tem

11 Tipos de atividades de simulação e modelagem computacionais exploratórias exploratórias de simulação: sem acesso de modelagem: com acesso observação, análise e interação do sujeito com modelos já construídos aos primitivos do modelo matemático ou icônico o sujeito passa por todo o processo de construção do modelo desde sua estrutura matemática até a análise dos resultados Ex: Modellus, Physlet, Interactive PhysicsPhyslet expressivas de modelagem expressivas de modelagem expressivas de modelagem expressivas de modelagem

12 III) Coleta e análise de dados em tempo real dados são coletados diretamente pelo computadordados são coletados diretamente pelo computador a análise inclui gráficos, tabelas, cálculos estatísticosa 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 dos aspectos físicos relevantes das hipóteses assumidas das hipóteses assumidas das aproximações empregadas das aproximações empregadas das limitações dos modelos físicos e matemáticos das limitações dos modelos físicos e matemáticos pensamento científico x lógica indutivista pensamento científico x lógica indutivista tratar problemas mais reais e atuais tratar problemas mais reais e atuais

14 Idéias básicas da aquisição automática

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

16 Exemplos de softwares: Osciloscope Osciloscope (fig)fig Spectrogram Spectrogram (fig)fig Aq_dados (fig)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 o aluno decide o caminho a seguir de acordo com seus interesses softwares para a construção de materiais didáticos multimídia estão nesta categoria ( eeee xxxx eeee mmmm pppp llll oooo 1 1 1 1 :::: p p p p aaaa rrrr tttt íííí cccc uuuu llll aaaa ssss 1111, e e e e e xxxx eeee mmmm pppp llll oooo 2222 :::: n n n n tttt eeee ffff)

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.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.ferramenta de comunicação e intercâmbio ferramenta de comunicação e intercâmbio aplicação de avaliações à distânciaaplicação de avaliações à distância disponibilização remotadisponibilização remota de tarefas escolaresde 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 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 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 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 Mathematicasoluções numéricassoluções numéricas

20 VI) Estudo de processos cognitivos voltados à pesquisa dos processos cognitivos do aluno em sua interação com o computador 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 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 Questões de pesquisa Questões de pesquisa Revisão da literatura Revisão da literatura Referencial teórico Referencial teórico Metodologia Metodologia Análise dos dados Análise dos dados Conclusão Conclusão Desenvolvimento, reflexão, apresentação de propostas De investigação

22 Número de artigos publicados por categoria e por área da Física Mecâ nica Termodinâ- mica Eletromagne- tismo Ótica Física Moderna N. A. * Total I132422225 II416817265 III22471-131 IV922--316 V325-1112 VI3-2-128 VII6- Total95162841110 * 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 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 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 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 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. 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

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