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Modelagem computacional no ensino de Física Ives Solano Araujo Eliane Angela Veit I Encontro Estadual de Ensino de Física Novembro 2005 Instituto de Física.

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1 Modelagem computacional no ensino de Física Ives Solano Araujo Eliane Angela Veit I Encontro Estadual de Ensino de Física Novembro 2005 Instituto de Física - UFRGS

2 Simulação e modelagem computacional no ensino de Física o computador como uma ferramenta cognitiva modelos científicos e modelagem computacional exemplos de softwares para modelagem no ensino de Ciências atividades exploratórias e expressivas (criação) metodologias de apoio: POE

3 O que é um modelo físico? representação simplificada e idealizada de um sistema ou fenômeno físico é constituído por proposições semânticas e modelos matemáticos subjacentes é uma representação externa aceita pela comunidade científica São abstrações construídas pelos cientistas e não existem na natureza!

4 Exemplo: modelo planetário Na descrição do movimento de translação dos planetas, estes são considerados como partículas pontuais, em uma evidente idealização. Na descrição do movimento de translação dos planetas, estes são considerados como partículas pontuais, em uma evidente idealização. Na descrição do movimento de rotação, passam a ser tratados como corpos esféricos, rígidos, ainda que na verdade suas formas não sejam esféricas e tampouco eles sejam rígidos. Na descrição do movimento de rotação, passam a ser tratados como corpos esféricos, rígidos, ainda que na verdade suas formas não sejam esféricas e tampouco eles sejam rígidos.

5 Em relação aos modelos É essencial dar-se conta que a Ciência tem origem na mente dos cientistas. É essencial dar-se conta que a Ciência tem origem na mente dos cientistas. Ou seja, é uma construção humana que busca descrever o universo, através de teorias, modelos, elaboração e teste empírico de hipóteses. Ou seja, é uma construção humana que busca descrever o universo, através de teorias, modelos, elaboração e teste empírico de hipóteses. Os modelos evoluem, sendo reformulados, melhorados ou abandonados, dependendo do êxito obtido em representar os sistemas ou fenômenos físicos alvo. Eles apresentam distintos graus de precisão e são somente válidos dentro de um determinado contexto (contexto de validade do modelo) Os modelos evoluem, sendo reformulados, melhorados ou abandonados, dependendo do êxito obtido em representar os sistemas ou fenômenos físicos alvo. Eles apresentam distintos graus de precisão e são somente válidos dentro de um determinado contexto (contexto de validade do modelo)

6 O que é modelagem em Física? Modelagem de um sistema físico é o processo de construção de um modelo científico para descrever este sistema. Modelagem computacional no ensino de Física: a construção de um modelo computacional que representa um modelo físico com objetivos didáticos.

7 Por que simulações e modelagem no ensino de Física? facilitar a compreensão de modelos físicos facilitar a compreensão de modelos físicos facilitar a construção e investigação de situações-problema facilitar a construção e investigação de situações-problema desenvolver a capacidade de predizer, avaliar e analisar predições desenvolver a capacidade de predizer, avaliar e analisar predições possibilitar o tratamento de problemas mais gerais e atuais. possibilitar o tratamento de problemas mais gerais e atuais.

8 DOMÍNIO METODOLÓGICO DOMÍNIO CONCEITUAL Interação Situações-problema Possíveis generalizações e expansões do modelo Asserções do modelo Validação do modelo Categorização da modelagem Representações Elementos interativos Registros Filosofia(s) Teoria(s) Princípios e Idealizações (contexto de validade) Entidades/Signos Conceitos: Variáveis | Parâmetros Relações Resultados conhecidos Predições Fenômeno de Interesse Questão(ões)- foco Diagrama AVM (Adaptação do Vê de Gowin para a Modelagem e simulações computacionais) Concepção do modelo computacional Implementação e exploração do modelo computacional

9 Diagrama AVM - Ilustração

10 DOMÍNIO METODOLÓGICO DOMÍNIO CONCEITUAL Interação Situações-Problema sob investigação ? Fenômeno de Interesse Questão(ões)- foco Formas de aplicação do diagrama AVM Modo (exploratório ou expressivo) dirigido ?

11 DOMÍNIO METODOLÓGICO DOMÍNIO CONCEITUAL Interação Situações-problema sob investigação ? ? Fenômeno de Interesse ? Questão(ões)- foco ? Formas de aplicação do diagrama AVM Modo (exploratório ou expressivo) aberto ?


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