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tecnologias computacionais by 68rj7kU8

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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
Onde estamos e para onde vamos?

      possibilidades atuais no ensino de Física

             aquisição de dados



 comunicação

                                     tutorial
...
Educação mediada por tecnologias
computacionais

novas estratégias de ensino




tecnologias computacionais x novas tecnologias (DVD)
Física




         modelagem computacional
         aquisição automática de dados
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
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
Principais modalidades de uso do
computador no ensino de Física

I)   Instrução e avaliação mediada pelo computador
II) Modelagem e simulação computacionais
III) Coleta e análise de dados em tempo real
IV) Recursos multimídia
V)   Comunicação à distância
VI) Resolução algébrica/numérica e visualização de
    soluções matemáticas
VII) Estudo de processos cognitivos
 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
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.
  II) Simulação e modelagem
      computacionais

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

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

                observação,
                análise e                     de simulação: aos
                                                            primitivos
                interação do                  sem acesso
• exploratórias                                             do modelo
                sujeito com
                                                            matemático
                modelos já                    de modelagem: ou icônico
                construídos                   com acesso
                           o sujeito passa por todo o
                           processo de construção do
• expressivas de modelagem modelo desde sua estrutura
                           matemática até a análise
                           dos resultados
 Ex: Modellus, Physlet, Interactive Physics
 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
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
Idéias básicas da aquisição
automática
Placa de som

•   interface analógico > digital




•   interface digital > analógica
Exemplos de softwares:

Osciloscope (fig)


Spectrogram (fig)


Aq_dados (fig)
 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)
 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
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
    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
Tipo de artigos considerados

De investigação
 •   Questões de pesquisa
 •   Revisão da literatura
 •   Referencial teórico
 •   Metodologia
 •   Análise dos dados
 •   Conclusão
Desenvolvimento, reflexão,
apresentação de propostas
       Número de artigos publicados por categoria e por
       área da Física

        Mecâ Termodinâ- Eletromagne- Ótica            Física         N. Total
        nica    mica        tismo                    Moderna         A.*
  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.
Ainda há pouca investigação !




       cerca de 150 artigo
       em um total de > 5000
novas tecnologias >
              novas metodologias

diversidade de estratégias no ensino
Papel do professor?

- coordena
- orienta
- observa
- estimula
- propõe atividades, desafios, ...
- põe em prática a avaliação formativa e
  somativa
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
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.
http://penta3.ufrgs.br:2002/
http://www.plus2physics.com/
electrostatics/online_tests.asp
Simulação com o Modellus
Modelagem com o Modellus
Osciloscope (entrada de som)
Spectrogram




  canto de um pássaro
Spectrogram




tubo de 30cm   tubo 40cm
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