SIMULAÇÃO E MODELAGEM COMPUTACIONAIS COMO AUXÍLIO À APRENDIZAGEM DE GRÁFICOS DA CINEMÁTICA

Transcrição

1 SIMULAÇÃO E MODELAGEM COMPUTACIONAIS COMO AUXÍLIO À APRENDIZAGEM DE GRÁFICOS DA CINEMÁTICA Dr. Ives Solano Araujo Dr. Marco A. Moreira Drª Eliane A. Veit UFRGS

2 Gráficos da cinemática, ou seja,...

3 Por que o estudo de gráficos da cinemática? em um gráfico uma grande quantidade de informações pode ser resumida a compreensão de conteúdos de Física requer a construção e interpretação de gráficos gráficos da cinemática são os primeiros abordados no ensino de Física professores costumam usar gráficos como se os alunos os compreendessem, mas muitas vezes isto não é verdade

4 Referencial Teórico Teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel: levando em conta o conhecimento prévio dos estudantes a utilização do software Modellus como um elemento motivador para o estudante produzindo material potencialmente significativo

5 Nesta apresentação: dificuldades de aprendizagem na interpretação de gráficos da Cinemática atividades de modelagem e simulação computacionais criadas resultados do trabalho de investigação sobre ganhos na interpretação de gráficos da cinemática

6 Dificuldade 1: Visão de gráficos como fotografias do movimento

7 Dificuldade 1: Visão de gráficos como fotografias do movimento Observar o movimento simultaneamente com o traçado do gráfico não ajuda a vencer esta dificuldade. (Beichner)

8 Dificuldade 2: Confusão entre altura e inclinação Onde a velocidade á máxima?

9 Dificuldade 3: Confusão entre variáveis veis cinemáticas Em quantos pontos as velocidades dos automóveis A e B é a mesma?

10 Dificuldade 4: Erros quanto à determinação de inclinação de linhas que não passam pela origem

11 Dificuldade 5: Desconhecimento do significado das áreas abaixo das curvas cinemáticas Qual o significado físico da área em azul?

12 Dificuldade 6: Confusão entre área/inclinação/altura

13 Dificuldades dos estudantes em interpretação de gráficos da Cinemática: Dificuldades 1) Visão de gráficos como fotografias do movimento 2) Confusão entre altura e inclinação 3) Confusão entre variáveis cinemáticas 4) Erros quanto a determinação de inclinação de linhas que não passam pela origem 5) Desconhecimento do significado das áreas abaixo das curvas cinemáticas 6) Confusão entre área/inclinação/altura BEICHNER; McDERMOTT

14 Nesta apresentação: dificuldades de aprendizagem na interpretação de gráficos da Cinemática atividades de modelagem e simulação computacionais criadas resultados do trabalho de investigação sobre ganhos na interpretação de gráficos da cinemática

15 Objetivos das atividades computacionais construídas

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

17 Tipos de atividades de simulação e modelagem computacionais exploratórias rias observação, análise e interação do sujeito com modelos já construídos expressivas de modelagem o sujeito passa por todo o processo de construção do modelo desde sua estrutura matemática até a análise dos resultados

18 Guia para os alunos para cada atividade Guia para aluno Guia para o professor (1, 2, 3, 4)

19 Modelos, dificuldades e objetivos: Modelo Gposhv.mdl Espiral.mdl Mov_h1.mdl Noel_bar.mdl Incl_xt.mdl V1_area1.mdl Mov_h2.mdl Areas.mdl Acelera.mdl Ac_incl.mdl Quant.mdl Revesam.mdl Dificuldades 1,3 1,3 1,2,3 1,2,3,4 1,2,3, 2,3,4,5,6 1,3 2,3,4,5,6 1,3,4 2,3 2,3,4,5,6 1,3 Objetivos 1,6 6,7 1,6 1,6,7 1,6 1,2,3,5 2,3,4,5 1,2,3,4,5 1,2,3,5,7 2,4,6 2,3,4,6 1,6

20 Nesta apresentação: dificuldades de aprendizagem na interpretação de gráficos da cinemática atividades de modelagem e simulação computacionais criadas resultados do trabalho de investigação sobre ganhos na interpretação de gráficos da cinemática

21 O que se fez nesta investigação? uso de um conjunto de atividades de simulação e modelagem computacionais exploratórias e expressivas em 12 horas-aula extraclasse Hipótese de pesquisa: O uso de atividades de simulação e modelagem computacionais promoverá a predisposição do aluno para aprender fazendo com que ele perceba a relevância do conteúdo estudado.

22 Delineamento de pesquisa: 01 = Teste inicial X = atividades computacionais 02 = Teste final

23 Instrumentos de pesquisa: Teste inicial Teste final Levantamento de opiniões e entrevistas

24 Experiência didática: alunos trabalharam em atividades de simulação e modelagem computacionais, aos pares ou sozinhos, sempre com o acompanhamento do professor Duração (12h-aula extra-classe) Levantamento de opiniões e entrevistas Testes conceituais (inicial e final)

25 Comparação entre o desempenho dos grupos

26 Comparação entre as médias dos grupos nos testes inicial e final: Comparação entre as médias ajustadas do teste final para os grupos:

27 Opiniões:... pude aprender o que é o desenho de um gráfico, o que ele mostra e o que ele está representando. Antes eu procurava fugir de um problema que tivesse gráficos, agora eu noto como a gente pode extrair muitas informações úteis deles. (Aluno 1) Bah, o Modellus é 10, é muito legal cara, porque tu podes ver no que os números se transformam dentro de um gráfico ou no movimento mesmo e ainda por cima fazer isto de uma forma divertida. (Aluno 3)

28 Conclusões: o desempenho dos alunos do grupo experimental foi melhor do que o do grupo de controle (diferença estatisticamente significativa) => atividades de simulação e modelagem computacionais com o software Modellus podem auxiliar os alunos na interpretação de gráficos da cinemática o procedimento didático adotado exigiu muita interação dos estudantes com as atividades computacionais, dos estudantes entre si e com o professor, tornando-se um elemento motivador na aprendizagem dos estudantes (resultados preliminares da análise qualitativa)

29 Referências ARAUJO, I. S.; VEIT, E. A; MOREIRA, M. A. Atividades de modelagem computacional no auxílio da interpretação de gráficos da Cinemática Rev. Bras. Ens. Fís., v. 26, n. 2, p , BEICHNER, R. J. The effect of simultaneous motion presentation and graph generation in a kinematics lab. Journal Research in Science Teaching, New York, v. 27, n. 8, p , Nov BEICHNER, R. J. Testing student interpretation of kinematics graphs. American Journal of Physics, Woodbury, v. 62, n. 8, p , Aug BEICHNER, R. J. The impact of video motion analysis on kinematics graph interpretation skills. American Journal of Physics, Woodbury, v. 64, n. 10, p , Oct BRASSEL, H. The effect of real-time laboratory graphing on learning graphic representations of distance and velocity. Journal of Research in Science Teaching, New York, v. 24, n. 4, p , Apr McDERMOTT, L. C.; ROSENQUIST, M. L.; van ZEE, E. H. Student difficulties in connecting graphs and physics: examples from kinematics. American Journal of Physics, Woodbury, v. 55, n. 6, p , June 1987.