Desenvolvimento da Física qualitativa, com 3DS MAX

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1 Desenvolvimento da Física qualitativa, com 3DS MAX Marcos Rogério dos Reis 1 e Renato Pires dos Santos 2 1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul (IFRS) - Campus Sertão, Brasil, reis.marcos@ibest.com.br 2 ULBRA, Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática (PPGECIM) - Campus Central, Brasil, fisicainteressante@gmail.com.br Resumo Implementa-se estratégias de ensino e simulação em vídeos (Anaglifo), desenvolvido com auxílio do software 3Ds Max, para o desenvolvimento do domínio de Física Qualitativa para alunos de Física que não são físicos segundo Forbus e Gentner (1986, p. 3). Desenvolve-se um ambiente tecnológico virtual onde dois personagens (Cylon e um Aluno) discutem fenômenos de Física de modo conceitual priorizando o qualitativo ao quantitativo. Ao término os alunos desenvolvem Mapas Conceituais e faz-se avaliação qualitativas destes para verificar a aprendizagem dos mesmos. Palavras chave Física qualitativa, Software 3Ds Max. 1. Introdução: Física Qualitativa Nesta pesquisa investiga-se as condições necessárias para a implementação de um ambiente que proporcione o desenvolvimento do domínio da Física (Gravidade e Gravimetria), com o auxílio do software 3ds Max 2013 e com os Modelos Conceituais do domínio sugerido; investiga-se a Teoria da Física Qualitativa e adapta-se ao ensino de Física, oportunizando a aprendizagem em Física Clássica. Enfim, investiga-se como desenvolver e ensinar Física Básica para alunos de Bacharelado de Zootecnia e Agronomia, que não são físicos? As representações específicas e abundantes em informações são mais fáceis de obter. Estas representações, baseadas na percepção e adquiridas anterior à aprendizagem com representações abstratas generalizadas, representando o do- 1

2 Desenvolvimento da Física qualitativa, com 3DS MAX mínio, diferem de representações mais avançadas, que contém mais informações perceptuais e especifica para o contexto (Forbus e Gentner, 1986, p. 3). Finaliza-se a pesquisa sobre a aprendizagem em Física com a avaliação quantitativa dos Mapas Conceituais, desenvolvidos com papel e caneta. Faz-se estudo de caso de 23 alunos que se destacaram como Excelente MC III e Questionário II - destes cita-se o Aluno Relato do Experimento: Experimento Digital O 3ds Max é um dos softwares de processamento gráfico voltado para a modelagem de objetos, desenvolvimento de personagens, exportação de objetos 3D e de renderização com pinturas e/ou texturas com diferentes propriedades de superfície, como brilho e iluminação, clareza, irregularidades; e também para animação de objetos em 2D ou 3D. Na figura 1 apresenta-se o desenvolvimento do modelo 3D da Terra segundo as forças gravitacionais. Figura 1. Comando "Vertex" ativado em objeto 3D; forças gravitacionais Esta pesquisa que investiga o entendimento da Gravidade e da Gravimetria contém representações através de vídeos 3D anaglifo ( O experimento de Física (figura 2), primeiramente tem uma visão geral do ambiente, na sequência o experimento da queda livre simulado com um coco, e posteriormente um lançamento oblíquo com um coco. Na sequência de imagens (figura 2) ilustra-se a narração de uma história onde um personagem - Aluno está caminhando ao acaso adentrando em um prédio abandonado e depara-se com um ambiente tecnológico habitado pelo personagem Cylon com quem desenvolve um diálogo, [...]. Figura 2. Imagens em 3D - anaglifo 2

3 Reis e Santos O desenvolvimento das estratégias pedagógicas ocorreu inicialmente no primeiro semestre de 2015 (Reis e dos Santos, 2015), com continuidade no segundo semestre de Obteve-se, então, resultados finais durante as aulas do Curso de Bacharelado em Agronomia. 3. Resultado Em uma relação parcial dos 44 alunos, temos o destaque dos Alunos 5, 6, 11, 12, 18, 30 e 36 que tiverem um desempenho Excelente, sendo que o 6, 11 e 36 superaram as expectativas do mapa Conceitual do Professor, obtendo pontuação superior a 100 %. O aumento sensível nas horas-aulas repercutiu um bom resultado comparando-se com a turma do semestre anterior (Reis & dos Santos, 2015). A média de acertos apresentada, MC III com 104,4pts, afirma-se que alguns alunos desenvolveram seus conhecimentos de modo Excelente. Desenvolver uma explicação satisfatória parece complexo aos olhos dos alunos, pois exige uma narrativa logica e sequencial dos processos do domínio da gravidade - semelhante a um algoritmo e os mesmos desenvolveram, considerando as variáveis, conforme gráfico 1. Gráfico 1. Variação das avaliações I e III, e Gabarito - considerando as variáveis De modo geral, pelo índice elevado de acertos no MC III e no Questionário II, percebe-se que alguns alunos souberam interpretar as informações cotidianas proporcionado pelas estratégias, e o vídeo 3D anaglifo, e souberam analisar e interpretar as informações cientificas sobre o domínio da gravidade; souberam identificar os fenômenos, bem como entender seu mecanismo a ponto de identificar as variáveis (força, massa, peso, aceleração, velocidade, deslocamento, tempo e período ). 4. Estudo de Caso: Considerações Gerais Neste momento faz-se um estudo aprofundado do Aluno 6, considerando seus MC III (figura 3). Destaca-se por ter desenvolvido um Excelente MC III. 3

4 Desenvolvimento da Física qualitativa, com 3DS MAX Tornando-se possível o desenvolvimento de explicações satisfatórias para o desenvolvimento de Mapas Conceituais, com seu rico vocabulário. Nota-se que o índice de acerto do MC III foi de 211,5pts.; Neste MC III o Aluno 6 obteve: 56,5pts na variável Conceito ; 51,5pts. na variável Relações ; 63,5pts. na variável Proposições ; 10pts. na variável Relações Cruzadas ; e 30pts. na variável Exemplo. Através do Mapa Conceitual o aluno expressa seu pensamento elaborando proposições corretas. Assim, a variável Proposições é composta por 65 situações entre Conceito relações Conceito, sendo que destes 62 estão corretos. Cita-se as Proposições : A GRAVIDADE varia conforme a DISTÂNCIA ; A DISTÂNCIA quando dobrada PROPORCIONA ¼ DA FORÇA ; A DISTÂNCIA pode ser observada (analisada) de DUAS FORMAS. Na figura 3 nota-se o desempenho Excelente no MC III, Figura 3. Mapa Conceitual III, Aluno 6 Percebe-se que os alunos souberam interpretar as informações cotidianas proporcionadas pelas estratégias e analisaram e interpretaram as informações cientificas sobre o domínio; souberam identificar os fenômenos, entender seus mecanismos a ponto de identificar as variáveis (força, massa, peso, aceleração, velocidade, deslocamento, tempo e período ). 5. Considerações finais O sistema de avaliação qualitativo com os Mapas Conceituais foi muito prático, eficaz e oportuno para análise de desenvolvimento do conhecimento dos alunos. Evidenciando o acréscimo de conhecimento pelos alunos, verificando se o aluno teve um crescimento no número de conceitos, relações, proposições, relações cruzadas e exemplos. A utilização do vídeo 3D foi muito eficaz em envolver os alunos na situação problema sobre gravidade e gravimetria, proporcionando inúmeros questionamentos; o vídeo 3D é animador e aborda todo o tema em discussão. Na Turma de Agronomia apresentou-se ao término das aulas e acredita-se ser responsável pela 4

5 Reis e Santos revisão contextualizada do domínio de Física, pela inspiração e motivação proporcionando aos alunos um Excelente desempenho no desenvolvimento do MC III. A investigação também revelou que, de modo geral, as estratégias de ensino foram responsáveis por melhorias significativas na predisposição dos alunos em aprender física e promover o entendimento e/ou desenvolvimento de Mapas Conceituais Excelentes. Assim, evidenciou-se um excelente crescimento no conhecimento dos alunos a respeito do domínio de Física sugerido. Referencias Autodesk, 3ds Max Autodesk student. Disponível em: < Acessado em 25 de fevereiro de dos Reis, M. R. e Dos Santos, R. P. (2015). Ensino da Física Através do Software 3ds Max, em busca de Modelos Mentais da Física Qualitativa. VI Encontro Estadual de Ensino de Física - Atas (pp ). RS, Porto Alegre. Forbus, K. D. (1983). Qualitative Process Theory. Massachusetts Institute of Technology Artificial Intelligence Laboratory, p. 98. Forbus, K. D. (1988). Introducing Actions into Qualitative Simulation. Qualitative Reasoning Group Department of Computer Science University of Illinois 1304 W. Springfield Avenue Urbana, Illinois, 61801, USA. Forbus, K. D. (2004). Qualitative Reasoning. Em A. B Tucker, Computer Science Handbook. Taylor & Francis Group, LLC, p Forbus, K. D. e Gentner, D. (1986). Learning Physical Domains: Towards a Theoretical Framework. Em R. Michalski, J. Carbonell e T. Mitchell (eds.), Machine Learning: An Artificial Intelligence Approach, Volume 2. Tioga press. 5