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

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

São abstrações construídas pelos cientistas e não existem na natureza! 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!

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 rotação, passam a ser tratados como corpos esféricos, rígidos, ainda que na verdade suas formas não sejam esféricas e tampouco eles sejam rígidos.

Em relação aos modelos 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. 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)

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.

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

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

Diagrama AVM - Ilustração

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

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