Uma análise qualitativa RESUMO

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1 Mostra Nacional de Iniciação Científica e Tecnológica Interdisciplinar III MICTI Fórum Nacional de Iniciação Científica no Ensino Médio e Técnico - I FONAIC-EMT Camboriú, SC, 22, 23 e 24 de abril de 2009 Universidade Federal de Santa Catarina - Colégio Agrícola de Camboriú ESTUDO COMPARATIVO DE SOFTWARES LIVRES DESTINADOS AO ENSINO DE FÍSICA Uma análise qualitativa Balduíno Fabbris Neto 1 ; Jordan Benetti 2 ; Kenity Monn 3 ; André Lisboa de Oliveira 4. RESUMO Este artigo aborda a crescente preocupação em se fazer uso de simulações computacionais no ensino de física para o ensino médio, apresentando algumas opções de softwares livres educacionais. Os softwares: AMEM TEIA; MODELLUS; UNESP e o PHUN, embora todos possuam uma finalidade em comum, voltada para o ensino de física, cada qual tem suas qualidades individualizadas e que se complementam. Foram observadas as possibilidades e limitações de cada software e comparadas quanto ao grau de instrução necessária para o manuseio e compreensão do usuário. Dentro desta perspectiva, este artigo relata uma análise qualitativa e comparativa das possibilidades e limitações que cada software, enquanto ferramenta de aprendizagem oferece ao aluno. Palavras chave: Softwares livres educacionais, Ensino de Física, análise qualitativa. 1 INTRODUÇÃO Apesar de haver um crescente desenvolvimento de ferramentas computacionais voltadas para o ensino, possibilitadas pelo avanço das tecnologias computacionais, ainda é uma realidade que aparenta estar distante das salas de aula, principalmente das escolas da rede pública. Se refletirmos, quanto ao uso de softwares educacionais, especificamente voltado para o ensino de física, vamos verificar que de fato esta realidade se torna ainda mais distante do aluno. Alguns dos fatores que norteiam esta dificuldade estão relacionados com a falta de preparação e desmotivação do profissional professor de Física, no entanto, há também um outro fator fundamental que deve ser considerado, que é o grau de dificuldade oferecido pelo uso do software e a falta de estrutura ofertada pelos colégios. 1 Aluno Curso Téc. em Agropecuária e ensino médio, CAC. 2 Aluno Curso Téc. em Agropecuária e ensino médio, CAC. 3 Aluno Curso Téc. em Agropecuária e ensino médio, CAC. 4 Orientador Professor de Física do Curso de Agropecuária, CAC.

2 2 É importante mencionar que as discussões relatadas neste artigo restringiram a analisar somente softwares livres, com distribuição gratuita sem custo financeiro ao usuário, visto que, não necessita de uma licença para ser usado. Outro aspecto importante e característica das distribuições livres, esta no fácil acesso quanto à instalação do programa, geralmente disponibilizado através da internet. A aplicação da informática no ensino de física é bastante diversificada, seja para conferir um gráfico, para resolver um problema, para criar modelos, simulações e até mesmo animações computacionais. Possibilidades estas, que os livros textos de Física não dão conta de fazê-lo de maneira satisfatória, limitandose a apresentar figuras, muitas vezes de situações distorcidas, diante das limitações que os mesmos representam. De acordo com Medeiros, (2002, p.78):... os livros texto de Física têm recorrido, crescentemente, ao uso de um grande número de ilustrações, muitas das quais referentes a fenômenos dinâmicos. A dificuldade, porém, de representar movimentos e processos através de ilustrações estáticas é algo que não deve ser subestimado. Para contornar esta dificuldade de representação visual, os livros têm utilizados alguns truques como o de representar situações iniciais e finais de um processo por uma série de gravuras em diferentes instantes de tempo ou mesmo apelando para o uso de fotografias estroboscópicas... A experiência tem mostrado que em muitos casos essas ilustrações não têm sido de grande ajuda. Do ponto de vista computacional, diferentemente dos livros-textos, para representar um lançamento balístico mostrando o movimento de um projétil, o aluno não se limitaria estudar apenas através de gravuras estáticas, mas teria a opção de selecionar parâmetros para simular um lançamento. A produção de simuladores, softwares destinados ao ensino de física, têm aumentado nos últimos anos. Apesar do número crescente desta produção de material, os alunos não se sentem estimulados para acessá-los, sendo que, muitos destes materiais estão disponíveis na internet. Dentre as várias opções de softwares educacionais encontrados, destinados ao ensino de física, selecionamos apenas quatro com o intuito de analisá-los. Apresentando as suas limitações, seja quanto ao conteúdo apresentado;

3 3 ou então, quanto às qualidades e também ao grau de aproximação das simulações com os eventos reais. Analisamos também o grau de dificuldade apresentado pelo software no manuseio de suas funções. 2 METODOLOGIA Relação de softwares escolhidos e analisados: a) AMEM 5 TEIA: É um software educacional de fontes abertas para resolução de problemas (RP), o TEIA permite construir um banco de dados com problemas para serem resolvidos pelos alunos, ou para pesquisas, no que se refere ao tema de RP. Esta organizado tematicamente nas bibliotecas digital e virtual do AMEM e foi desenvolvido através de uma tese de doutoramento (SOUZA, 2004). Este software permite a criação de estruturas organizadas (algoritmo) através de seqüências pré-definidas pelo professor (FIGURA 1), para a elaboração de problemas de Física. A utilização do software confere ao aluno, a missão de responder as perguntas previamente preenchidas pelo professor. Ao passo de cada resposta (etapas do problema) surge para o aluno, ao lado da caixa de texto preenchida por ele, uma caixa de texto informando-o da resposta que é esperada (FIGURA 2). Desta forma, o aluno tem a oportunidade de verificar se a resposta dada por ele confere com a resposta informada pelo professor. O TEIA também pode servir como plataforma de ensino a distância, possibilitando um agendamento de tarefas, previamente programadas com o aluno, conforme expõe (SOUZA, 2008): Com essa mediação tecnológica, ao acessar a biblioteca do AMEM contendo o TEIA, podemos elaborar e resolver problemas... cabe ao professor de Física essa tarefa. Só após a edição eletrônica o professor poderá propor aos alunos a tarefa de RP nessa mesma perspectiva, mediando a prática escolar de Física pelo TEIA no AMEM. O TEIA permite construir um banco de RP, organizado tematicamente nas bibliotecas digital e virtual do AMEM. A RP é 5 AMEM Ambiente Multimídia de Educação Mediada por Computador, pode ser acessado no endereço

4 4 desenvolvida pelo professor acessando o comando ver solução, podendo ser posteriormente agendada como tarefa de estudo, presencial ou à distância (na forma de tarefa de casa, por exemplo) para os alunos. Figura 1 Ambiente do AMEM TEIA, área de trabalho do professor Preenchimento das respostas esperadas em relação às questões propostas para o aluno. Fonte: (SOUZA, 2008, p.330) Figura 2 Ambiente do AMEM TEIA, área de trabalho do aluno Preenchimento da resposta do aluno (coluna à esquerda) e verificação da resposta esperada (coluna à direita). Fonte: (SOUZA, 2008, p.331)

5 5 b) MODELLUS : É um software educacional disponível gratuitamente através da internet, há uma versão atualizada, Modellus 4.0, onde a funcionalidade se mantém. Modellus é uma ferramenta que auxilia a fixação de conhecimento simbólico, explorando o domínio da escrita de equações em função das variáveis e não apenas dos valores específicos assumidos por elas (FIGURA 3). Para que o usuário crie afinidade com o software necessita estabelecer certa intimidante com o ambiente do programa, o que é imprescindível para o seu desenvolvimento e adaptação. Figura 3 (A) Ambiente utilizado para escrever as equações simbólicas; (B) Escolha de variáveis para compor o gráfico; (C) Simulação da equação que foi escrita. Fonte: (TEODORO, VIEIRA e CLÉRIGO 2000, p.23-24) Veit e Teodoro (2002, p. 90) em relação ao Modellus relatam: Esta é uma das maiores virtudes do Modellus: a sintaxe de escrita é praticamente a mesma que se usa ao escrever um modelo no papel, tanto para funções quanto para equações... Assim, o usuário não precisa aprender nenhuma linguagem de programação, bastando conhecer o simbolismo matemático... A escrita na janela do Modellus se assemelha muito com a linguagem matemática que representa as equações das Leis físicas encontradas nos livros-textos e que são muito utilizadas pelos professores durante a 6 Versão 2.01; Desenvolvido pela Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, Portugal disponível gratuitamente em

6 6 exposição do conceito físico no quadro-negro, no entanto, o nível de abstração se torna elevado para o aluno iniciante. O Modellus proporciona a opção de análise de vídeos, onde é possível adicionar vídeo como definição de fundo. Após colocá-lo, surgem duas imagens. A imagem da esquerda é o vídeo original e a imagem da direita é uma cópia da imagem da esquerda ao qual você pode inserir qualquer outro objeto (FIGURA 4). O vídeo pode ser sincronizado conhecendo-se o número de imagens por segundo. Utiliza-se este valor para definir o passo do modelo, é conveniente determinar quanto tempo demora o vídeo para definir o intervalo máximo de tempo. Figura 4 Análise de vídeo sincronizado com o Modellus. Fonte: (TEODORO, VIEIRA e CLÉRIGO; 2000, p.35) c) UNESP 7 : É um conjunto de softwares educacionais que interage com o usuário permitindo a realização de simulações. Após cada simulação o usuário tem a opção de prosseguir realizando uma ou mais experiências. Para cada experiência realizada, o usuário necessita responder, a partir de espaços específicos, a questões deixadas pelo software. Caso o usuário acerte a questão terá a opção de prosseguir, caso contrário, receberá uma 7 O conjunto de programas aqui chamado de UNESP, foi desenvolvido na Universidade Estadual de São Paulo, Campus de São José do Rio Preto

7 7 notificação informando que a resposta esta incorreta. Para o plano inclinado, por exemplo, o software oferece uma simulação do fenômeno físico e após a simulação disponibiliza duas experiências para serem realizadas (FIGURA 5). É importante informar que a cada tentativa diferente, a experiência proposta apresenta dados diferentes, configurando desta forma uma interação randômica (aleatória) para a resolução dos experimentos propostos. Figura 5 (A) Simulação do plano inclinado; (B) Experiência 1: sobre Plano Inclinado; (C) Experiência 2: sobre o plano inclinado. Além do plano inclinado, o software UNESP apresenta simulações e experimentações de vários assuntos; Empuxo, Constante Elástica, Conservação do Momento Linear e Conservação de Energia (FIGURA 6).

8 8 Figura 6 (A) Simulação sobre Empuxo; (B) Simulação sobre Força elástica; (C) Experiência sobre Momento Linear; (D) Experiência sobre Conservação da Energia. d) PHUN 8 : É um software gratuito que possui alta capacidade de simular situações diversas permitindo criar planos, correntes, círculos, caixas, linhas etc. Permite interligar objetos, apoiar, modificar propriedades, como por exemplo, o atrito, a densidade, velocidade, torque, enfim, permite realizar inúmeras funções através de ferramentas simples e de maneira divertida. E é esta a proposta do software PHUN, que representa uma ferramenta versátil e reproduz sistemas físicos complexos, literalmente brincando. O PHUN foi desenvolvido por físicos da Universidade de Maryland, com o objetivo de tornar a física mais divertida (FIGURA 7), a origem do termo PHUN reforça este intuito. Traduzindo do inglês para o nosso idioma fun significa divertido e física equivale a Physics em inglês. O slogan da marca é Physics is phun, o que corresponde uma adaptação da escrita fun fazendo uma analogia com physics que inicia com ph. Figura 7 Interface gráfica do software Phun com uma simulação dando Boas Vindas à diversão! 8 O PHUN foi desenvolvido pelo Departamento de Física da Universidade de Maryland, Estados Unidos e pode ser acessado através do endereço

9 9 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Através de uma tabela de comparação (TABELA 1) foi destacado o potencial de cada software, relacionando aos seguintes critérios: interface gráfica apresentada pelo software; capacidade de simulação e nível de dificuldade. Realizamos uma análise qualitativa e comparativa quanto às possibilidades e limitações oferecidas. Tabela 1 - Comparação dos softwares quanto às possibilidades e limitações oferecidas. Softwares Interface gráfica Simulação Dificuldade AMEM TEIA BOM BOM BAIXO Modellus BOM ÓTIMO ALTO UNESP MUITO BOM MUITO BOM BAIXO Phun ÓTIMO ÓTIMO BAIXO 4 CONCLUSÃO Para muitos estudantes, a Física é um amontoado de fórmulas usadas para resolver problemas. E a resolução de problemas consiste apenas em escolher as equações apropriadas, substituir os números e calcular as incógnitas. (MEDEIROS, 2002 p. 82).

10 10 Diante desta perspectiva e da análise qualitativa realizada, verificou-se que não haveria a necessidade de desenvolver novas ferramentas computacionais, com a finalidade de ensinar física, pois existem várias disponíveis gratuitamente. Dentre as possibilidades que cada software apresentou constatou-se que os softwares aqui analisados são suficientes e complementares, portanto, sugerimos que uma análise quantitativa seja realizada a partir da utilização dos softwares aqui mencionados. REFERÊNCIAS MEDEIROS, A. e MEDEIROS, C.F. de. Revista Brasileira de Ensino de Física v. 24, n. 2. Possibilidades e Limitações das Simulações Computacionais no Ensino da Física, SOUZA, Carlos Alberto, Investigação-ação Escolar e Resolução de Problemas de Física: O Potencial dos Meios Tecnológico-Comunicativo. Tese de doutoramento, PPGE UFSC, Florianópolis, SOUZA, BASTOS e ANGOTTI, Caderno Brasileiro Ensino de Física, v. 25, n. 2, Resolução de Problemas de Física Mediada por Tecnologias, TEODORO, VIEIRA e CLÉRIGO, Manual Modellus 2.01, VEIT e TEODORO, Revista Brasileira de Ensino de Física, vol. 24, no. 2, Modelagem no Ensino/Aprendizagem de Física e os Novos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio 2002.

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