Aplicação do software Modellus ao ensino de Física Geral - if

Propostas de mudanças curriculares
na graduação e
novas tecnologias no ensino de Física
E. A. Veit
Instituto de Física – UFRGS
08/2002
Esta apresentação:

Pontos essenciais das novas diretrizes curriculares para
o ensino médio e graduação em Física

Modelagem computacional no Ensino de Física

Aquisição automática de dados em laboratórios
didáticos de Física
Novas diretrizes para o ensino médio no Brasil:
 produção de
um conhecimento efetivo, não mera
preparação para prosseguimento dos estudos
 desenvolvimento de competências e habilidades
específicas para cada disciplina
 integradas pela interdisciplinaridade e
 se valendo da contextualização.
Organização do currículo em 3 grandes áreas:
Linguagens e Códigos e suas tecnologias
Ciências da Natureza e Matemática e suas tecnologias
Ciências Humanas e suas tecnologias
pretende conferir unidade ao ensino das diferentes
disciplinas da área,
orientando o trabalho integrado dos professores das
respectivas áreas,
com articulação das áreas entre si.
Competências na graduação em Física?
(Parecer CNE 1304/2001)
Dominar princípios gerais e fundamentos da Física, estando familiarizado
com suas áreas clássicas e modernas;
descrever e explicar fenômenos naturais, processos e equipamentos
tecnológicos em termos de conceitos, teorias e princípios físicos gerais;
diagnosticar, formular e encaminhar a solução de problemas físicos,
experimentais ou teóricos, práticos ou abstratos, fazendo uso dos
instrumentos laboratoriais ou matemáticos apropriados;
manter atualizada sua cultura científica geral e sua cultura técnica
profissional específica;
desenvolver uma ética de atuação profissional e a conseqüente
responsabilidade social, compreendendo a Ciência como conhecimento
histórico, desenvolvido em diferentes contextos sócio-políticos, culturais e
econômicos.
Habilidades na graduação em Física:
(Parecer CNE 1304/2001)
Utilizar a matemática como uma linguagem para a expressão dos fenômenos
naturais;
propor, elaborar e utilizar modelos físicos, reconhecendo seus domínios de
validade;
utilizar a linguagem científica na expressão de conceitos físicos, na descrição
de procedimentos de trabalhos científicos e na divulgação de seus
resultados;
utilizar os diversos recursos da informática, dispondo de noções de
linguagem computacional;
resolver problemas experimentais, desde seu reconhecimento e a realização
de medições, até à análise de resultados;
conhecer e absorver novas técnicas, métodos ou uso de instrumentos, seja
em medições, seja em análise de dados (teóricos ou experimentais);
O que se espera do ensino de Física?
Física não-dogmática,
construtivista,
para a cidadania,
ênfase em situações reais, elementos próximos,
práticos e vivenciais do aluno,
do concreto para o abstrato,
atualização de conteúdos,
Física Contemporânea.
(Moreira, R.B.E.F.,2001)
Mudanças curriculares na Licenciatura
em Física

eliminação de currículo mínimo,
 conteúdo -> habilidades e competências,
 carga horária mínima 2800 h (400 h prática ao longo do curso; 400 h
estágio curricular supervisionado (2a metade do curso); 1800 h
conteúdos curriculares de natureza científico-curricular; 200 h
outras atividades acadêmico-científico-culturais)
 vivência no ambiente escolar ao longo da graduação


representações abstratas utilizadas em Física (representações
algébricas, estatísticas, gráficos) incorporados ao ensino de Física,
não meros pré-requisitos
tecnologias incorporadas ao ensino da disciplina
Sob ponto de vista educacional:

Pretende-se enfatizar métodos de aprendizagem ativos e
interativos
• aprender fazendo
• aprender explorando
• aprender a aprender
• aprender a pensar
 Pretende-se abolir a visão de ensino em que:
• aluno é paciente
• professor agente
• escola cenário do processo de ensino
Esta visão de aprendizagem que fundamenta
softwares exploratórios como :
Cabri (geometria dinâmica)
Cinderella (geometria dinâmica)
Modellus (Ciências e Matemática)
...
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 Pontos essenciais das novas diretrizes curriculares para
o ensino médio e graduação em Física
Modelagem computacional no Ensino de Física
Aquisição automática de dados em laboratórios didáticos
de Física
Modellus permite ao usuário:
fazer e refazer representações
explorando-as sobre as mais diversas perspectivas
- familiarização com essas representações
- “intimidade” entre aprendiz e representação
- concretização do formal
-
Modelagem computacional no
ensino/aprendizagem:
tende a desmitificar a imagem de Física é uma disciplina
difícil, em que é preciso decorar fórmulas;
- possibilita o desenvolvimento de inúmeras das
habilidades e competências que estabelecem as novas
diretrizes para a escola brasileira e para os cursos de
graduação em Física
-
Aspectos positivos da modelagem computacional:
-
auxilia na construção e investigação de situações-problemas,
na utilização de modelos físicos,
no desenvolvimento da capacidade de prever,
avaliar, analisar previsões;
possibilita o tratamento de problemas mais gerais e atuais, auxiliando
na compreensão dos conteúdos e no
desenvolvimento cognitivo em geral
Outros aspectos positivos da modelagem
computacional:
-
Métodos numéricos são mais simples que métodos analíticos.
A investigação de modelos de sistemas físicos torna-se possível em
casos onde a matemática envolvida é muito complicada.
Pode-se dar mais atenção à base física de um modelo, e à sua tradução
para linguagem matemática.
A programação estimula o raciocínio lógico.
Auxilia no desenvolvimento de técnicas de solução de problemas.
(Aguiar, http://omnis.if.ufrj.br/~carlos/infoenci/notas/introducao/1.html)
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
Pontos essenciais das novas diretrizes curriculares para
o ensino médio e graduação em Física

Modelagem computacional no Ensino de Física
Aquisição automática de dados em laboratórios didáticos
de Física
Aquisição automática de dados no laboratório
didático de Física:

abre um novo universo na capacidade de investigação e
compreensão do mundo físico,
 especialmente no que diz respeito à
 observação,
 compreensão do conceito de medir,
 fazer hipóteses,
 testar,
 relacionar grandezas,
 quantificar,
 identificar parâmetros relevantes e compreender a Física
presente no mundo vivencial e nos
 equipamentos e procedimentos tecnológicos
Hoyles, Healy e Pozzi, 1994
“Programas são como ferramentas de artistas:
ferramentas podem ajudar artistas,
mas elas não produzem arte. Somente artista a produzem.
Mas software exploratórios tem uma característica única:
quando bem desenvolvidos, podem produzir
interações entre aprendizes, em particular se os estudantes
trabalham em par ou em pequenos grupos.”
Vitor Duarte Teodoro, 2002
“...mas inteligência, emoção, cultura, poesia e
arte residem no usuário, não no software”
Modellus permite:
-
-
construir e explorar múltiplas representações de
modelos;
analisar a qualidade dos modelos;
reforçar o pensamento visual, sem memorização dos
aspectos de representação formal através de equações e
outros processos formais;
abordar de uma forma integrada os fenômenos naturais,
ou simplesmente representações formais;
trabalhar individualmente e em classe, em que a
discussão, a conjetura e o teste de idéias são atividades
dominantes;