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

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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

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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

Onde estamos e para onde vamos?

possibilidades atuais no ensino de Física

aquisição de dados

comunicação

tutorial

. . .

educa o mediada por tecnologias computacionais

Educação mediada por tecnologias computacionais

novas estratégias de ensino

tecnologias computacionais x novas tecnologias (DVD)

f sica
Física

modelagem computacional

aquisição automática de dados

modelagem computacional em ci ncias
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

investiga es sobre tecnologias educacionais no ensino de f sica
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

principais modalidades de uso do computador no ensino de f sica
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
i instru o e avalia o mediada pelo computador
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 instru o e avalia o mediada pelo computador1
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.

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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

tipos de atividades de simula o e modelagem computacionais
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

iii coleta e an lise de dados em tempo real
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 discuss o
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
placa de som
Placa de som
  • interface analógico > digital
  • interface digital > analógica
exemplos de softwares
Exemplos de softwares:

Osciloscope (fig)

Spectrogram (fig)

Aq_dados (fig)

iv recursos de multim dia
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 comunica o a dist ncia
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 resolu o alg brica num rica e visualiza o de solu es matem ticas
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
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
Tipo de artigos considerados

De investigação

  • Questões de pesquisa
  • Revisão da literatura
  • Referencial teórico
  • Metodologia
  • Análise dos dados
  • Conclusão

Desenvolvimento, reflexão, apresentação de propostas

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Número de artigos publicados por categoria e por área da Física

* não adotam nenhuma área (N.A.) da Física em particular.

ainda h pouca investiga o
Ainda há pouca investigação !

cerca de 150 artigo

em um total de > 5000

novas tecnologias novas metodologias

novas tecnologias > novas metodologias

diversidade de estratégias no ensino

papel do professor
Papel do professor?
  • coordena
  • orienta
  • observa
  • estimula
  • propõe atividades, desafios, ...
  • põe em prática a avaliação formativa e somativa
reflex o continuada sobre
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
refer ncias principais
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.

spectrogram
Spectrogram

canto de um pássaro

spectrogram1
Spectrogram

tubo de 30cm tubo 40cm

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