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A utilização da modelagem computacional no processo de

1. c Agora vamos calcular o Tempo M dio de cada um dos tr s autom veis 39 39 39 39 39 195 T M dio do Trem 39 5 5 48 42 44 44 58 236 T M dio da Moto 47 2 5 5 59 51 48 55 80 293 T M dio do Carro 58 6 5 5 d Por fim vamos calcular as velocidades m dias de cada um dos tr s autom veis dessa simula o Sabendo se que a Velocidade M dia de um m vel a divis o do seu Deslocamento pelo Tempo que ele gastou para fazer tal deslocamento 1200 V m dia do Trem 36 76 m s x3 6 110 76 Km h 39 1200 V M dia da Moto 25 42 m s x 3 6 91 52 Km h 47 2 Do 1200 20 47 m s x36 73 72 Km h V M dia do Carro 58 6 4 Passo Analise dos Resultados das Simula es a Com base nas simula es responda as quest es apresentadas na problematiza o dessa atividade e que s o repetidas abaixo 1 Qual dos tr s meios de transporte apresentados nessa atividade se mostrou melhor para atravessar um trecho urbano em um intervalo de tempo menor Nessa atividade o Trem se mostrou mais eficiente para atravessar o trecho urbano 2 Ter um carro ou uma moto potente garante um deslocamento r pido Justifique sua resposta com base nessas simula es N o garante pois esses autom veis enfrentam tr nsito quase sempre Aprenda como se voc fosse viver para s
2. poss vel colocar os itens mensurados em ordem de grandeza sem estabelecer quanto um maior ou menor do que o outro Nessa escala valem dois princ pios 1 princ pio da equival ncia e 2 princ pio do mais do que e do menos do que Exemplo notas escolares e Terceiro N vel A partir desse n vel come a a fazer sentido falar em quantifica o A escala denomina se intervalar e do ponto de vista matem tico algumas opera es j s o poss veis adi o e subtra o mas jamais multiplica o e divis o Nesse n vel valem tr s princ pios 1 princ pio da equival ncia 2 princ pio do mais do que e do menos do que e 3 princ pio do intervalo constante com zero fict cio relativo Exemplo escalas de temperatura de compara o e Quarto N vel Esse o n vel mais confort vel para o pesquisador porque todas as opera es matem ticas s o permitidas Os princ pios norteadores de uma escala de quarto n vel denominada racional ou de raz o s o 1 princ pio da equival ncia 2 princ pio do mais do que e do menos do que 3 princ pio do intervalo constante com zero absoluto Exemplo medidas tomadas por r gua s o de quarto n vel Nessa investiga o foram constru das duas escalas num ricas de segundo n vel ou escalas ordinais que ainda segundo Costa Nessa escala denominada ordinal s poss vel colocar os itens mensurados em ordem de grandeza sem estabelecer quanto
3. 208 SANTOS A C F NUNES L N 2013 Utilizando Analogias para a Visualiza o de Equipotenciais com uma Planilha de Dados Revista Brasileira de Ensino de F sica v 35 n 2 SANTOS A V SANTOS S R amp FRAGA L M 2002 Sistema de Realidade Virtual para Simula o e Visualiza o de Cargas Pontuais Discretas e seu Campo El trico Revista Brasileira de Ensino de F sica vol 24 n 2 Junho 2002 SANTOS A C K amp CHO Y 2000 Algumas Possibilidades de Utiliza o dos Princ pios de Sistemas de Forrester em T picos de F sica Atrav s da Ferramenta de Modelagem Quantitativa STELLA Caderno Catarinense de Ensino de F sica Volume 17 n 1 p 81 95 abril 2000 SANTOS G OTERO M R amp FANARO M A 2000 Como Usar Software de Simulaci n en Clases de F sica Caderno Catarinense de Ensino de F sica Volume 17 n 1 p 50 66 abril 2000 SAUERWEIN R A amp SAUERWEIN P S 2012 Objetos de Aprendizagem M quinas T rmicas Cad Bras Ens F s v 29 n Especial 2 p 812 830 jun SILVA W P SILVA C M D P S Silva C D P S SOARES l B amp SILVA D D P S 2002 Apresenta o do Software Educacional Vest21 Mec nica Revista Brasileira de Ensino de F sica vol 24 n 2 Junho 2002 SILVA J R GERMANO J S E amp MARIANO R S 2011 SimQuest Ferramenta de Modelagem Computacional para o Ensino de F sica Revista Brasileira de Ensino de F sica v 33
4. Tabela 13 Categorias de Representa es dos Campos El tricos das Tabelas 09 a amp 10 a Categoria Descri o da Categoria Totais Tabela 09 a Por fim represente esse campo no quadro abaixo Categoria de representa o relacionada apenas configura o dos CO campos el tricos no condutor met lico nesse caso configura e 65 desordenadas Categoria de representa es relacionadas s configura e cos desordenadas do campo el trico juntamente com a representa 5 das cargas el tricas no condutor met lico Categoria de representa es relacionadas a erros conceituais 2 Categoria de representa es em branco 3 TOTAL o 75 Tabela 10 a Por fim represente esse campo no quadro abaix Categoria de representa o relacionada apenas configura o dos co campos el tricos no condutor met lico nesse caso configura e ordenadas e com sentido da direita para a esquerda Categoria de representa es relacionadas s configura e tos ordenadas do campo el trico da direita para a esquerda juntament com a representa o das cargas el tricas no condutor met lico Categoria de representa es relacionadas a erros conceituais Categoria de representa es em branco Categoria de representa o relacionada apenas configura o do IN3102 campos el tricos no condutor met lico nesse caso configura e ordenadas por m com sentido invertido nes
5. 949 1 ou 1 34 0 056 0 4057207 5 ou 6 67 0 0 505 05 4 ou 5 34 0 72 04 2 ou 2 67 94 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Tais categorias foram denominadas CO1 CO2 CO3 CO4 COS Cos e IN1 respectivamente ou seja duas categorias a mais quando se compara com a Tabela 05 Nesse sentido as quatro primeiras estruturas de respostas das duas tabelas possuem correspond ncia similar j as categorias CO5 e CO6 s o novas estruturas de respostas Por fim a categoria IN1 similar a essa mesma categoria da Tabela 05 Assim na categoria CO1 foram reunidas todas as respostas que versavam sobre o fato de que os el trons formavam uma corrente el trica nica e exclusivamente pelo fato do movimento deles serem ordenados para a mesma dire o uniforme dentre outras denomina es Tal categoria de resposta foi formulada por trinta e oito 38 educandos ou seja aproximadamente 50 67 das respostas Essa estrutura de resposta similar categoria CO1 Ou seja justificar a resposta levando em considera o apenas s caracter sticas de movimento dos el trons observadas nas simula es e visualiza es computacionais sendo que no primeiro caso o movimento desordenado e no segundo caso o movimento ordenado Na categoria CO2 as respostas versavam tamb m sobre os movime
6. As combina es CO1 CO6 CO2 COS3 e COS CO6 foram observadas como combina es de respostas para as quest es 01 amp 03 duas 2 vezes cada uma Tais respostas levam em considera o respectivamente apenas a movimenta o das cargas e depois a configura o uniforme do campo el trico por m n o mencionando o movimento das cargas a movimenta o dos el trons justificando que os movimentos observados n o caracterizam forma o de correte el trica e depois justificam tal movimenta o a partir das configura es dos campos el tricos e por fim consideram a movimenta o das part culas justificando tais movimenta es a partir das configura es n o uniforme do campo para depois considerar apenas a configura o uniforme do campo el trico por m n o mencionando o movimento das cargas Tais combina es de respostas foram utilizadas por um total de seis 6 alunos sendo que na avalia o trimestral cinco 5 responderam corretamente a quest o proposta e um 1 formulou uma resposta incorreta 106 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do As combina es CO2 CO2 CO2 COS COS CO2 CO4 CO1 e CO4 CO4 foram observadas como combina es de respostas dos questionamentos principais das quest es 01 amp 03 uma 1 vez cada Tais combina es de respostas levam em considera
7. es Essa estrutura de resposta foi observada para um 1 educando ou seja aproximadamente 1 34 dos educandos Tal estrutura de resposta n o possui similaridade com nenhuma outra categoria de resposta descrita na Tabela 09 122 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Como essas duas ltimas simula es e visualiza es computacionais os campos possuem dire es e sentidos uniformes para cada ponto do espa o do fio os el trons tamb m se movimentariam em dire es e sentidos nicos Assim importante enfatizar que os movimentos ordenados dos el trons em um condutor met lico s o o resultado da atua o da for a el trica que surge nas cargas a partir do campo que para essas simula es n o apresentam mais resultante igual zero 0 Essas tr s 3 primeiras categorias de respostas podem ser classificadas como corretas satisfat rias ou esperadas pois todos esses estudantes responderam que nos modelos computacionais simulados e visualizados observaram se caracter sticas no campo el trico para se formar uma corrente el trica ou seja as cargas se deslocando ordenadamente Tais categorias de respostas usaram basicamente a mesma justificativa para caracterizar porque no condutor met lico modelado as cargas n o se deslocam para o mesmo lado Tal argumenta o est pautada principalmente na observ ncia das configura es ordenadas
8. es que caracterizavam as configura es desordenadas dos campos el tricos no interior do fio met lico e tamb m as cargas el tricas ou el trons em seu interior e superf cie Tal caracteriza o mostra uma combina o de setas flechas vetores juntamente com as part culas c rculos em v rios pontos do espa o dentro do fio Essa categoria de representa o foi formulada por cinco 5 estudantes ou seja aproximadamente 6 67 Tais categorias de respostas usaram representa es com vetores e cargas el tricas para caracterizar como a configura o do campo el trico em um condutor que n o est submetido a uma diferen a de potencial Tais representa es est o pautadas exclusivamente na observ ncia a partir das simula es e visualiza es das configura es desordenadas ou aleat rias dos campos el tricos no interior do fio Dessa forma um total setenta 70 educandos representaram corretamente tais campos no fio met lico ou seja aproximadamente 93 33 Por outro lado a categoria IN1 2 re ne as representa es que podem ser classificadas como incorretas inesperadas e ou insatisfat rias pois n o caracterizam de acordo com o modelo computacional como s o as configura es dos campos dentro do metal Para tal categoria existe um total de dois 2 alunos ou seja aproximadamente 2 66 Na categoria IN2 2 re ne os educandos que n o fizeram nenhuma representa o para caracterizar as
9. importante destacar aqui que as an lises apresentadas nas pr ximas se es ser o orientadas a partir dos n meros expostos nesses dois ltimos par grafos 7 3 2 Explicita o dos Estudantes a partir de Diagramas de Notas de Desempenho A partir da primeira analise quantitativa na se o anterior poss vel observar numericamente todas as varia es das notas de Desempenho dos setenta e cinco 75 educandos Por m n o poss vel observar quais alunos tiveram tais varia es Assim ser feito aqui a explicita o dos estudantes a partir de suas respectivas notas nas duas atividades escolares Nesse sentido iniciaremos as discuss es a partir dos Diagramas 03 e 04 apresentados nas pr ximas p ginas Nessa perspectiva a escala de notas de desempenho apresentada no Quadro 04 tamb m foi utilizada na constru o de tais diagramas Neles a primeira coluna representa as notas dos estudantes a segunda coluna a distribui o ou explicita o dos alunos de acordo com as suas notas e por fim na terceira coluna est o as frequ ncias totais de estudantes contabilizados por suas notas No Diagrama 03 por exemplo na segunda coluna o s mbolo e representa um dos setenta e cinco 75 alunos que participaram da AMCE e que posteriormente tamb m participou da AT Assim por exemplo o s mbolo 0 representa o d cimo estudante do Estudo IV 150 Cap tulo VII An lise dos Modelos Microsc picos de
10. o da regra Para criar a regra arraste atores e cen rios Atores 3 Particula cg Condi o c lt Qualques Ator Passo 2 Muda a Dire o de Part cula Clicar na op o Dire o de Part cula www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 15 Adicionar uma Regra Escolhendo o tipo de mudan a Escolha qual a modifica o na caracter stica do objeto Descri o Mudan as 2 Dire o de Parede 3 Dire o de Particula Dire o do Ator Principal 2 Dire o de Particula e Parede B Parede B Particula EB Particula e Parede Modeling Laboratory Passo 3 Muda a dire o de Part cula Clicar no efeito Rebater Adicionar uma Regra Escolhendo o efeito Escolha um efeito e teste o Descri o Efeitos 5 Inverter Dire o 180 Parar Junto a _Rebater gt Rota o Anti Hor ria de 135 K Rota o Anti Hor ria de 45 Rota o Anti Hor ria de 90 1 Rota o Hor ria de 135 TA Rota o Hor ria de 45 TY Rotac o Hor ria de 90 Rebater Modeling Laboratory 2 4 3 Dire es de Execu o de Regras No processo de constru o de regras poss vel especificar qual das oito vizinhan as a regra levar em conta na sua execu o Por exemplo em uma regra que simule uma queda de um objeto apenas as vizinhan as de baixo devem interferir na sua execu o Assim ao criar esta regra de queda de um objeto
11. poss vel observar que a escola possui desafios para os quais n o existem respostas prontas e muito menos definitivas Por m existe uma certeza o modelo escolar fundamentado pelas gera es passadas com foco na disciplina em m todos r gidos de ensino hierarquizada e onde o professor auxiliado pelo livro did tico era a principal fonte de conhecimento est cada vez mais desconectada do nosso atual contexto educacional preciso buscar caminhos para que a escola possa se adequar a todos esses desafios que o mundo atual vem nos impondo ou seja se torna necess rio estabelecer diretrizes tanto te ricas quanto metodol gicas que possam levar a constru o de uma pr tica docente que se alinhe a essa nova realidade conjuntural promovendo uma educa o capaz de preparar nossos jovens e adultos para o mundo na atualidade Nesse caminho uma perspectiva de trabalho promissora a infus o no cotidiano escolar das chamadas de Tecnologias de Informa o e Comunica o TIC s Neste trabalho se relata estudos ocorridos entre os meses de outubro e novembro de 2011 que exploraram o uso das TIC s no cotidiano pedag gico de turmas de Ensino M dio Regular A proposta consistiu de atividades sobre t picos espec ficos em ci ncias utilizando computadores da sala de inform tica e tamb m na sala de aula A perspectiva foi estruturar e investigar diferentes abordagens para os conte dos escolares e tamb m novos fazeres pedag gicos no co
12. sete 7 a responderam de forma incorreta ou insatisfat ria Foi observada tamb m a combina o de resposta CO1 CO2 ou seja respostas que levam em considera o em primeiro lugar apenas as 138 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do configura es desordenadas dos campos e em segundo considerando tais configura es agora ordenadas ressaltando a partir delas a forma o da corrente el trica Tal combina o de respostas foi utilizada por cinco 5 alunos sendo que na avalia o trimestral tr s 3 responderam a quest o de forma incorreta e dois 2 corretamente As combina es CO1 CO3 CO3 CO1 e CO2 CO2 foram utilizadas como respostas uma 1 vez cada uma ou seja respostas que levam em considera o respectivamente apenas a organiza o dos campos e depois a compara o entre as organiza es dos campos com e sem tens o a movimenta o dos el trons relacionando a com as configura es aleat rias do campo e depois consideram apenas as organiza es uniformes dos campos e por fim considerando nos dois questionamentos as configura es n o uniformes e uniformes dos campos relacionando as com a n o forma o e forma o de corrente el trica respectivamente Tais combina es de respostas foram utilizadas por um total de tr s 3 alunos sendo que na avalia o trimestral todos eles formularam
13. 207 PAIVA A P S 2006 Utilizar as TIC Para Ensinar F sica a Alunos Surdos Estudo de Caso Sobre o Tema A LUZ E A VIS O In http www cienciamao usp br tudo exibir php midia rab amp cod utilizarasticpara ensinar gt Acesso em 24 10 2014 PAULA H F amp TALIN S L 2012 Uso Coordenado de Ambientes Virtuais e Outros Recursos Mediacionais no Ensino de Circuitos El tricos Cad Bras Ens F s v 29 n Especial 1 p 614 650 set PEDUZZI L O Q TENFEN D N amp CORDEIRO M D 2012 Aspectos da Natureza da Ci ncia em Anima es Potencialmente Significativas Sobre a Hist ria da F sica Cad Bras Ens F s v 29 n Especial 2 p 758 786 out PEREIRA O C N SILVA W M SABINO A C GOZZI M E SAMPAIO A R VISCOVINI R C 2012 Software de Efeito Estrobosc pico por Superposi o de Frames de Videoclipes Aplicada no Ensino de Cinem tica Cad Bras Ens F s v 29 n 2 p 267 282 ago 2012 PIRES M A amp VEIT E A 2006 Tecnologias de Informa o e Comunica o para ampliar e motivar o aprendizado de F sica no Ensino M dio Revista Brasileira de Ensino de F sica v 28 n 2 p 241 248 QUINTO T amp FERRACIOLI 2008 Modelos e Modelagem no Contexto do Ensino de Ci ncias no Brasil Uma Recis o de Literatura de 1996 2006 In Revista Did tica Sist mica ISSN 1809 3108 Volume 08 p 80 100 RAMPINELLI M amp FERRACIOLI L ESTUDO DO FEN MENO DE COLIS ES ATRAVES DA
14. 3 Passo Simula es a Na tela do seu computador no canto inferior esquerdo click no bot o que est circulado nessa figura DB o Dip quando os tr s autom veis chegarem ao destino em verde click no bot o circulado na figura 44 Di e em seguida no canto inferior direito da tela do computador click no bot o circulado nessa figura As 4 4 Nesse momento voc ter feito primeira simula o do modelo de velocidade m dia b Agora vamos come ar a preencher a tabela abaixo com os tempos gastos por cada um dos autom veis no deslocamento que eles realizaram na primeira simula o Para isso observe o gr fico que aparece no canto inferior da tela do seu computador a linha azul indica o tempo do trem a preta da moto e a vermelha do carro anote os na primeira linha da tabela abaixo Deslocamento Tempo s Tempo s Tempo s Simula o Carr 1 1200 39 48 k 59 2 1200 39 42 51 3 1200 39 4 48 4 55 5 1200 39 58 80 Para fazer a outra simula o preciso clicar no bot o que est circulado na figura 9 D gt Ibi Em seguida clique nesse bot o 4 9 a SE na janela que aparecer na tela do seu computador clique em SIM Agora repita o procedimento do item a e anote no final os tempos de cada autom vel na tabela acima Fa a todos esses processos at preencher toda a tabela acima Ap ndice D Roteiro de Atividades Sobre o Tema Movimento dos Corpos
15. Ap ndice C tal tem tica foi novamente trabalhadas a partir de uma situa o problema por m sem o uso de simula es e produ o de dados 7 3 1 Analises do Terceiro Bloco de Dados Escala Num rica amp Tabela Cruzada de Notas de Desempenho Para essa pesquisa a escala num rica utilizada para medir o Desempenho quantitativo dos estudantes nos dois momentos das atividades z escolares roteiros de atividades amp avalia es trimestrais mostrada no Quadro 04 Nessa escala de segundo n vel valem os princ pios da equival ncia amp do maior do que gt ou do menor do que lt Quadro 05 Escala Num rica de Medida do Desempenho dos Estudantes nas Atividades com Simula es e Visualiza es Computacionais e Avalia o Trimestral Sobre Corrente El trica Valor Descri o do Valor Associado ao Desempenho 5 C lculo Correto da Corrente M dia no Fio Carga M dia Dividida por 10 s Transforma o Correta do N mero M dio de El trons em Carga El trica M dia Multiplica o pelo Fator 1 6 x 10 C 3 Transforma o Correta do N mero M dio de El trons em Carga El trica M dia Montagem da Regra de Tr s 2 Divis o Correta da Soma dos El trons por 10 N mero M dio de El trons 1 Soma Correta do Total de El trons que Passaram pelo Fio em 10 s 0 Nenhum C lculo Correto ou C lculos n o Realizados importante destacar que os dados utilizados para tal c lculo s o referent
16. CO3 IN1 IN2 e IN3 Assim tal diagrama possui um total de trinta 30 quadrantes Cada um deles corresponde a uma poss vel combina o de respostas dos dois questionamentos principais das quest es 02 amp 04 Ainda nessa dire o o Diagrama 02 subdividido em cores sendo que todos os quadrantes em azul claro s o combina es de respostas corretas para os dois questionamentos os quadrantes em cinza claro s o combina es de respostas onde pelo menos um dos questionamentos foi respondido de forma incorreta e por fim o quadrando em cinza escuro a combina es de respostas em que os dois questionamentos foram respondidos incorretamente Para observar quais categorias de respostas foram utilizadas pelos estudantes para a quest o 01 item b da avalia o trimestral organizou se a mesma metodologia de cores e formas geom tricas utilizadas no Diagrama 01 sendo que a cor preta representa respostas consideradas corretas subdivididas da seguinte forma c rculo preto e e quadrado preto m indicam que as categorias de respostas utilizadas por esses alunos foram CO1 CO2 respectivamente Por outro lado a cor vermelha representa respostas consideradas incorretas subdivididas da seguinte forma c rculo vermelho e c rculo vermelho por m branco por dentro 0j quadrado vermelho m quadrado vermelho por m branco por dentro oj e tri ngulo vermelho A indicam que as categorias
17. Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do A partir dessas ideias e defini es em eletricidade pode se dizer que essa parte da Atividade IV quest es 1 e 3 do Roteiro de Atividades Ap ndice B teve como objetivo principal trabalhar a partir de simula es e visualiza es computacionais a defini o cient fica de corrente el trica ou seja a movimenta o dos el trons sem e com DDP Em um segundo momento em m dia seis 6 dias ap s o trabalho com esse M dulo Educacional na quest o 1 item a da Avalia o Trimestral Ap ndice C tal tem tica foi retomada a partir de uma situa o problema por m sem o uso de simula es e visualiza es computacionais Assim as tabelas 05 06 e 07 apresentadas nas pr ximas p ginas referem se especificamente a defini o cient fica de corrente el trica sendo que as duas primeiras s o referentes s atividades com simula es e visualiza es computacionais do m dulo educacional quest es 1 e 3 do roteiro de atividades e a ltima refere se avalia o trimestral quest o 1 item a 5 3 1 An lises dos Dados Referentes Defini o Cient fica de Corrente El trica em um Condutor Met lico a Partir de Simula es e Visualiza es Computacionais Movimentos dos El trons sem e com Diferen a de Potencial DDP A Tabela 05 constru da a partir das respostas dadas pelos alunos para
18. Nesse sentido importante destacar que sessenta e seis 66 ou 88 dos educandos deram respostas totalmente corretas oito 8 ou 10 67 177 Cap tulo IX Conclus es Finais formularam proposi es parcialmente corretas e apenas um 1 ou 1 33 aluno construiu uma resposta totalmente incorreta vide Diagrama 01 As respostas formuladas pelos educandos versam sobre as caracter sticas de movimenta o das cargas nas duas situa es distintas enfatizando que tais movimentos formam ou n o corrente el trica dependendo do modelo computacional visualizado justificando ainda que os movimentos s o provocados pelas configura es dos campos pela diferen a de potencial ou a partir de for as el tricas A nica resposta que n o enfatiza a movimenta o das part culas a resposta caracterizada pela sigla CO6 da Tabela 06 que destaca apenas as configura es dos campos el tricos na situa o de corrente el trica por m sem mencionar os movimentos das part culas Assim nas atividades baseadas em visualiza es computacionais pode se observar que os educandos conseguiram desenvolver em sua maioria de forma satisfat ria ou esperada a defini o cient fica de corrente el trica Al m de descrever o que observavam nos modelos computacionais muitas vezes justificavam as diferen as existentes nas movimenta es dos el trons nos condutores met licos quando este ou n o percorrido por uma corrente
19. UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESP RITO SANTO CENTRO DE EDUCA O PROGRAMA DE P S GRADUA O EM EDUCA O RAFAEL RODRIGUES DE OLIVEIRA A UTILIZA O DA MODELAGEM COMPUTACIONAL NO PROCESSO DE ENSINO E APRENDIZAGEM DE T PICOS DE F SICA ATRAV S DA METODOLOGIA DE M DULOS EDUCACIONAIS UMA INVESTIGA O NO ENSINO M DIO Vit ria 2015 RAFAEL RODRIGUES DE OLIVEIRA A UTILIZA O DA MODELAGEM COMPUTACIONAL NO PROCESSO DE ENSINO E APRENDIZAGEM DE T PICOS DE F SICA ATRAV S DA METODOLOGIA DE M DULOS EDUCACIONAIS UMA INVESTIGA O NO ENSINO M DIO Trabalho apresentado ao Programa de P s Gradua o em Educa o do Centro de Educa o da Universidade Federal do Esp rito Santo como requisito parcial para obten o do Grau de Doutor em Educa o Orientador Prof Dr La rcio Ferracioli Vit ria 2015 048u Dados Internacionais de Cataloga o na publica o CIP Biblioteca Setorial de Educa o Universidade Federal do Esp rito Santo ES Brasil Oliveira Rafael Rodrigues de 1981 A utiliza o da modelagem computacional no processo de ensino e aprendizagem de t picos de f sica atrav s da metodologia de m dulos educacionais uma investiga o no ensino m dio Rafael Rodrigues de Oliveira 2014 XXX f il Orientador La rcio Evandro Ferracioli Tese Doutorado em Educa o Universidade Federal do Esp rito Santo Centro de Educa o 1 Ensino Metodologia 2 Ensino m dio
20. dos setenta e cinco 75 estudantes para as configura es dos campos el tricos puderam ser agrupadas em quatro 4 categorias diferentes denominadas C0O1 CO2 IN1 e IN2 respectivamente Ou seja duas categorias de representa es consideradas corretas esperadas ou satisfat rias e duas consideras incorretas inesperadas ou insatisfat rias Na categoria CO1 foram reunidas todas as representa es que caracterizavam de forma correta por m nica e exclusivamente as configura es dos campos el tricos no interior do fio met lico Tal caracteriza o mostra setas flechas vetores dos campos el tricos em v rios pontos do espa o dentro do fio dispostos de forma aleat ria Essa categoria de representa o foi formulada por sessenta e cinco 65 estudantes ou seja aproximadamente 86 67 117 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Tabela 09 a Analise das Atividades da Segunda Quest o do Roteiro de Atividades MODELOS COMPUTACIONAIS MOVIMENTO lt t gt ALEAT RIO dita ida es dido DORSLAVOSNASOLAARIABLEOANE JGR o LITT DSBOCHNACCLAB SRENOBOANOASESOCO A1 O primeiro modelo computacional representado parcialmente na Figura A1 totalmente hipot tico pois no interior do fio met lico simulava se um nico el tron se movimentando de forma aleat ria A Figura A2 representa o Campo El trico E no fio
21. e Exportar a imagem da grade Exporta a imagem mostrada na grade naquele instante Para fazer isso basta ir no menu Arquivo gt Exportar gt Imagem da Grade www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 18 e Exportar as posi es dos objetos na grade Exporta em um arquivo de texto as posi es dos objetos na forma de uma matriz A cada objeto dado um n mero e este n mero disposto na matriz na posi o que o objeto ocupa na Grade de Simula o Para isso basta ir no menu Arquivo gt Exportar gt Posi es dos Objetos As posi es dos Atores e dos Cen rios s o exportadas em arquivos diferentes e Exportar a dire es dos objetos Exporta em um arquivo de texto as dire es dos objetos na forma de uma matriz A cada objeto associado um n mero e este n mero disposto na matriz na posi o que o objeto ocupa na Grade de Simula o Para isso basta ir no menu Arquivo gt Exportar gt Dire es dos Atores As dire es dos Atores e dos Cen rios s o exportadas em arquivos diferentes 2 5 2 G s confinado em um recipiente 2 5 2 1 Visualiza o do Modelo No nosso modelo ap s a cria o das regras fa a um desenho na grade como aquele mostrado na Figura 30 uma borda com o Ator Parede e um quadrado no centro da Grade de Visualiza o com o ator Particula Os procedimentos de desenho s o explicados na se o Area de Modelagem EES COCECSO Weeds PAPA OCA COCO CO COCCA ECC Figura 20 Est
22. es e idealiza es das caracter sticas rela es ou componentes dos sistemas que se queiram representar essas caracter sticas mudam ou evoluem com o tempo mas s o sempre ideais OGBORN amp MILLER 1994 Finalmente toda a atividade de modelagem come a com o interesse de se construir e ou entender algum fen meno ou processo da natureza Esse interesse sempre o de utilizar os recursos de modelagem para os nossos pr prios objetivos sejam eles quais forem Por fim essas tr s caracter sticas comuns a todos os modelos podem ser resumidas em tr s palavras representa o simplifica o e benef cio I b MODELAGEM COMPUTACIONAL amp AMBIENTES DE MODELAGEM COMPUTACIONAL Assim como a modelagem a modelagem computacional pode ser aqui entendida como a atividade humana de criar modelos por m representada no computador a partir de um software Dessa forma a modelagem computacional aplicada aprendizagem explorat ria de t picos espec ficos em ci ncia pode ser feita a partir da utiliza o de Softwares Ambientes de Modelagem Computacional Esses ambientes consistem em ferramentas computacionais que proporcionam aos estudantes a constru o de modelos a partir de suas pr prias concep es sobre um determinado fen meno estudado ou mesmo a explora o de modelos j constru dos por especialistas sobre esse mesmo fen meno Assim tais ferramentas computacionais est o inseridas em uma proposta educacional para sua
23. o explora o visualiza o de modelos computacionais din micos que no caso da F sica representam fen menos naturais microsc picos e macrosc picos O conceito de visualiza o computacional ser definido aqui como o conjunto de processos ou situa es din micas que evoluem quadro a quadro de forma ic nica visualizadas a partir dos modelos computacionais de representatividade micro ou macro adotadas pelo professor em atividades educacionais com o computador de cunho prioritariamente expositivo importante destacar que as atividades educacionais com modelagem computacional s o entendidas como um poss vel elo para potencializar aos estudantes um caminho para a constru o do saber Dessa forma com essa perspectiva de trabalho pretende se em ltima an lise promover o engajamento dos alunos no processo de ensino e aprendizagem uma vez que a natureza da modelagem computacional propicia o foco na constru o explora o e visualiza o de mundos artificiais micros e macros o que pode se caracterizar como o fio condutor para desencadear nesses estudantes um maior engajamento no processo de ensino aprendizagem por eles mesmos Constru do o referencial te rico no qual essa proposta de pesquisa esta alicer ada o pr ximo cap tulo ser destinado a construir uma revis o de literatura descrevendo e analisando os principais trabalhos publicados na rea em peri dicos nacionais nos ltimos quinze anos 46
24. o temporal das quantidades envolvidas 4 5 3 A Estrutura o da Pesquisa Os M dulos Educacionais Utilizados nos Estudos Piloto amp Principal Nessa se o ser o feitas as descri es dos m dulos educacionais utilizados nos estudos Piloto amp Principal ou seja modelos computacionais e roteiros de 69 Cap tulo IV Concep o do Estudo atividades Como j foi destacada anteriormente a investiga o foi composta por cinco m dulos educacionais importante relembrar aqui que os Estudos Il amp III Estudo Piloto objetivaram prioritariamente testar materiais e metodologias did ticas m dulos educacionais para que o desenvolvimento dos Estudos IV amp V de conte dos espec ficos de F sica Estudo Principal fossem melhores planejados e desenvolvidos Assim os m dulos Il amp III ser o descritos de forma simplificada enquanto que os m dulos IV amp V ser o descritos detalhadamente Os resultados descritivos e explorat rios referentes aos conte dos de F sica abordados nas duas ltimas atividades com os m dulos educacionais ser o apresentados descritos e analisados detalhadamente nos cap tulos V VI VII amp VIII Para o melhor entendimento de como os modelos computacionais foram utilizados a partir dos roteiros de atividades vide Ap ndices B C D amp E os seus usos foram didaticamente divididos em tr s momentos s o eles Momento 1 leitura e explica o feita
25. o trimestral O que mostra mesmo que parcialmente que as simula es e produ o de dados nessas atividades possuem potencial para propiciar aos mesmos um melhor desempenho nos processos de c lculo num ricos envolvendo vari veis e equa es f sicas quando comparado por exemplo a situa es onde tais artif cios computacionais n o se fazem presente Al m de todas as diferen as estruturais nos dois estudos a saber perspectivas diferentes expositivas e explorat rias na Atividade IV abordaram se tr s temas distintos por m correlatos enquanto que na Atividade V apenas um tema foi explorado as atividades com aporte computacional terem sido feitas individualmente Atividade IV e em dupla Atividade V e por fim tais trabalhos terem sido desenvolvidos em s ries diferentes 200 Cap tulo IX Conclus es Finais Mais uma vez importante destacar que talvez tais diferen as quantitativas amp qualitativas observadas nas respostas dos educandos analisadas ao longo dos Cap tulos VII amp VIII possam ser explicadas tamb m pelas naturezas distintas que tais atividades possuem aux lio do professor nas atividades com modelagem e tamb m da poss vel falta de pr requisitos que tais estudantes possam ter para se desenvolver conte dos com abordagens quantitativas em F sica de forma individual destacado por Magalh es et al 2002 A produ o de dados num ricos pelos modelos computacionais sem sombra
26. 48 55 57 58 59 62 65 70 73 e 75 todos caracterizados por uma queda de tr s 3 pontos em suas notas Essa queda indica que na AT esses estudantes conseguiram desenvolver os c lculos apenas at encontrarem o n mero M dio de El trons que passaram pelo condutor met lico em dez 10 segundos 153 Cap tulo VII An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Quantitativa do Conte do Para os dezoito 18 alunos indicados pelos n meros 1 2 3 9 14 18 29 32 33 35 38 42 52 61 64 67 69 e 74 elipse marrom a queda de nota foi bem acentuada uma vez que para tais educandos esse decr scimo foi de 4 pontos ou seja de cinco 5 para um 1 Assim esses alunos desenvolveram na AT apenas a soma do n mero total de el trons que passaram pela se o transversal do fio met lico Por fim na elipse roxa encontram se os doze 12 educandos que tiveram nota m xima de cinco 5 na AMCE e posteriormente na AT obtiveram a nota m nima de zero 0 s o eles 6 10 13 19 27 28 31 44 46 63 64 65 Dessa forma para esse grupo de alunos observa se que as suas notas ca ram cinco 5 pontos entre as duas atividades Ou seja do m ximo para o m nimo Como foi observado anteriormente na se o 7 3 1 uma poss vel hip tese para explicar tal n mero o fato de que na atividade com modelagem computacional expositiva os alunos trabalharam em sala de aula com o aux lio do pr
27. Explicita o dos Estudantes a partir de Organogramas de Notas de Desempenho Educandos que Diminu ram suas Notas de Desempenho a Partir da Nota M xima 43 37 71 As analises dessa subse o ser o moldadas a partir dos estudantes que tiveram decr scimo de desempenho entre as duas atividades escolares a partir da nota nove 9 Como foi exposto anteriormente quarenta e tr s 43 alunos possuem esse perfil ou seja diminuir o desempenho a partir da nota m xima Assim com aux lio dos Diagramas 05 amp 06 foram produzidos Organogramas que diferentemente dos diagramas apresentam separadamente esses quarenta e tr s 43 alunos 166 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do Assim nesses organogramas os n meros mostrados dentro das elipses menores esquerda que por sua vez est o inseridas em uma nica elipse maior Organograma 04 representam os quarenta e tr s 43 alunos que participaram das duas atividades inicialmente em duplas AMCE e posteriormente de forma individual AT Por fim na elipse direita est o s notas que tais alunos obtiveram na avalia o trimestral Alunos com Notas 9 na AMCE INE 3 na AT Organograma 04 Estudantes que na AMCE Tiveram Notas 9 e posteriormente Diminu ram suas Notas para 8 7 4 2 e 0 na AT Assim no Organograma 04 podem se observar quais s o os 43 estudantes que diminu ram seus desem
28. Foi observada tamb m a combina o de resposta CO2 CO1 ou seja respostas que levam em considera o em primeiro lugar a movimenta o dos el trons ressaltando que tal movimenta o n o forma correte el trica e em segundo considerando apenas a movimenta o das cargas Esse tipo de resposta foi utilizada por cinco 5 alunos sendo que na 105 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do avalia o trimestral todos eles responderam corretamente a situa o problema As combina es CO1 CO2 CO1 CO5 e COS COS foram utilizadas como respostas tr s 3 vezes cada uma ou seja respostas que levam em considera o respectivamente apenas a movimenta o das cargas e depois a movimenta o delas enfatizando que tais movimentos caracterizam uma corrente el trica apenas a movimenta o dos el trons e depois consideram tais movimentos como resultado de uma for a que empurra as cargas e por fim considerando nos dois questionamentos a movimenta o das part culas justificando tais movimenta es a partir das configura es n o uniforme e uniforme do campo el trico Tais combina es de respostas foram utilizadas por um total de nove 9 alunos sendo que na avalia o trimestral sete 7 deles formularam respostas corretas sendo uma incompleta para a quest o proposta e dois 2 formularam respostas incorretas
29. M A Um Estudo Sobre o Desempenho De Alunos De F sica Usu rios Da Ferramenta Computacional Modellus Na Interpreta o De Gr ficos Em Cinem tica Instituto de F sica UFRGS 91501 970 Porto Alegre RS Em lt http www 1f ufrgs br cref ntef producao IV ENPEC pdf gt Acesso em 31 de Mar o de 2014 BORGES A T 2002 Novos Rumos para o Laborat rio Escolar de Ci ncias Caderno Brasileiro de Ensino de F sica v 19 n 3 p 291 313 dezembro de 2002 BOULTER CJ GILBERT J K 1998 Aprendendo Ci ncias Atrav s de Modelos e Modelagens In COLINVAUX D Modelos e Educa o em Ci ncias RIO DE JANEIRO Editora Ravil CAMILETTI G G A Modelagem Computacional Semi quantitativa no Estudo de T picos de Ci ncias Um Estudo Explorat rio com Estudantes Universit rios Disserta o Mestrado em F sica Programa de P s Gradua o em F sica da Universidade Federal do Esp rito Santo Vit ria ES 2001 DORNELES P F T ARA JO I S amp VEIT E A 2006 Simula o e Modelagem Computacionais no Aux lio a Aprendizagem Significativas de Conceitos B sicos de Eletricidade Parte I Circuitos El tricos Simples Revista Brasileira de Ensino de F sica RBEF vol 28 n 4 p 487 496 FERRACIOLI L 2004 A Integra o de Ambientes Computacionais ao Aprendizado Explorat rio em Ci ncias Projeto de Pesquisa financiado pelo CNPq Processo 30 4785 2004 0 FERRACIOLI L GOMES T SILVA R M A da
30. MULINARI M H OLIVEIRA R R CAMILETTI G G MARIN F C M FEHSENFELD K M VERBENO C A 2012 Ambientes de Modelagem Computacional no Aprendizado Explorat rio de F sica Caderno Brasileiro de Ensino de F sica v 29 p 679 707 FEHSENFELD K M A Representa o de Fen menos de Cinem tica de Gases Utilizando o Ambiente de Modelagem Computacional Qualitativo ModeLab Um estudo Explorat rio com Estudantes Ingressantes na Educa o Superior Tese Doutorado em F sica Programa de P s Gradua o em F sica da Universidade Federal do Esp rito Santo Vit ria ES 2010 FIOLHAIS C amp TRINDADE J 2003 F sica no Computador O Computador como uma Ferramenta no Ensino e na Aprendizagem das Ci ncias F sicas Revista Brasileira de Ensino de F sica RBEF vol 25 n 3 GOMIDE Camilo Desempenho do Brasil Melhora Mas Ainda Estamos Longe de Uma Educa o de Qualidade Em lt http educarparacrescer abril com br blog boletim educacao 2010 12 07 gt Acesso em 31 de Mar o de 2014 HECKLER V SARAIVA M F O amp FILHO K S O 2007 Uso de Simuladores Imagens e Anima es como Ferramentas Auxiliares no Ensino Aprendizagem de ptica Revista Brasileira de Ensino de F sica RBEF Vol 29 n 2 p 267 273 MAGALH ES M G M SCHIEL D GUERRINI I M amp JUNIOR E M 2002 Utilizando Tecnologia Computacional na Analise Quantitativa de Movimento Uma Atividade para Alunos do Ensino M
31. NOGUEIRA A F L 2008 O Uso da Simula o Num rica de Campos Eletromagn ticos como Ferramenta de Ensino Revista Brasileira de Ensino de F sica v 30 n 4 4306 NORMAN D A 1983 Some Observations on Mental Models In Mental models Lawrence Erlbaum Associates Inc Publishers 365 Broadway Hillsdale New Jersey Cap 1 pg 7 15 OGBORN J BOOHAN R WRIGHT S 1992 WorldMaker A Novel Approach to Computer Modeling User Guide London Institute of Education University of London OGBORN J 1994 Overview The Nature of Modelling In Mellar H Bliss J Boohan R Ogborn J amp Tompsett Eds Learning with Artificial Worlds Computer Based Modelling in the Curriculum London The Falmer Press Cap 2 p 11 15 OGBORN J amp MILLER R 1994 Computacional Issues in Modelling In Mellar H Bliss J Boohan R Ogborn J amp Tompsett Eds Learning with Artificial Worlds Computer Based Modelling in the Curriculum London The Falmer Press Cap 5 p 33 38 OLIVEIRA R R O Estudo da Modelagem Computacional Qualitativa Atrav s do Fen meno de Difus o de G s Um Estudo Explorat rio com Estudantes Universit rios 2006 Disserta o Mestrado em F sica Programa de P s em F sica da Universidade Federal do Esp rito Santo Vit ria ES PAIS L C 2002 Interatividade e Simula o In Educa o Escolar e as Tecnologias da Informa o Aut ntica Editora Ltda Belo Horizonte p 143 156
32. Vol 76 p 548 554 GILBERT J K 2010 Vizualization An Emergent Field of Practice and Enquiry in Science Education In Vizualization Theory and Practice in Science Education Vol 3 Springer Science Busines Media BV ISBN 978 90 481 6 p 3 24 GOBARA S T ROSA P R S PIUB LIU G amp BONFIM A K 2002 Estrat gias para Utilizar o Programa Prometeus na Altera o das Concep es em Mec nica Revista Brasileira de Ensino de F sica vol 24 n 2 Junho 2002 GOMES T 2003 A modelagem computacional qualitativa no estudo de t picos de ci ncias um estudo explorat rio com estudantes universit rios 285 f Disserta o Mestrado em F sica Centro de Ci ncias Exatas UFES Vit ria ES 204 GOMES T amp FERRACIOLI L 2006 A investiga o da constru o de modelos no estudo de um t pico de F sica utilizando um ambiente de modelagem computacional qualitativo Revista Brasileira de Ensino de F sica v 28 n 4 p 453 461 2006 GRECA l M amp SANTOS F M T 2005 Dificuldades da Generaliza o das Estrat gias de Modela o em Ci ncias O Caso da F sica e da Qu mica Investiga es em Ensino de Ci ncias V10 1 pp 31 46 2005 HARR R 1978 The Institute of Physics In Models in Science Phys Educ vol 13 p 275 278 HECKLER V SARAIVA M de F O amp FILHO K de S O 2007 Uso de Simuladores Imagens e Anima es como Ferramentas Auxiliares no Ensino
33. desempenho dos alunos na utiliza o dos ambientes levantamento das habilidades para construir alterar relacionar e explicar modelos propostos em atividades expressivas dificuldades para delimitar sistemas em estudos entender influencias de vari veis umas sobre as outras e os conceitos f sicos envolvidos a constru o de novas estrat gias pedag gicas para a efetiva o dessas atividades com o objetivo de promover mudan as de concep es espont neas amp de contraposi o de conceitos cient ficos e concep es dos 50 Cap III Perspectivas do Atual Cen rio Sobre o Uso do Computador no Processo de Ensino Aprendizagem de F sica alunos o levantamento e supera o de dificuldades de analise de gr ficos em cinem tica amp de concep es err neas sobre orbitais eletr nicos diferen as e similaridades entre atividades experimentais e com simula o computacional evolu o conceitual aumento da curiosidade nos conte dos abordados maior motiva o e engajamento nos estudantes ndices de acertos desempenho nas atividades assistidas com modelagem computacional anima es como ferramentas que facilitam a interpreta o de modelos conceituais dentre outros aspectos Categoria 2 Inicialmente observa se nessas pesquisas que as poss veis aplica es das ferramentas de modelagem podem ser utilizadas com objetivos distintos por alunos e professores No processo de ensino aprendizagem de F sica s o discuti
34. dia Moda T A RR gt Modelagem dias Fisica amp Ha a n Expositiva 17 10 11e Matem tica 1 AnO Sa 1910141 Fatores que Velocidade Influenciam es das as Modelagem Nodia Fisica amp E Quimica Rea es Velocidades Expositiva 0111 11 Qu mica ann Qu micas das Rea es Qu micas Taxa de Varia es Gr ficos e An lises Entre os Matem tica Movimento Gr ficas Modelagem dias F sica amp 1 Ano amp Hist ria das Cruzada Expositiva 04 11 11 e Hist ria Cruzadas Popular amp 16 11 11 Cruzada dos Nobres importante ainda destacar que na Tabela 02 as linhas e colunas em laranja configuram as atividades do Estudo Piloto por outro lado a cor azul evidencia as atividades que comp em o Estudo Principal Nas pr ximas se es ser o escrutinados como a metodologia de m dulos educacionais foi estruturada a partir dos ferramentais associados ao computador e tamb m descrever como tal metodologia foi utilizada dentro da sala de aula Modelagem Expositiva ou no laborat rio de inform tica Modelagem Explorat ria para o estudo dos conceitos conte dos apresentados na Tabela 02 4 5 1 Estrutura o da Investiga o M dulos Educacionais Aspectos Te ricos Os materiais did ticos utilizados nessas atividades constitu ram se de M dulos Educacionais Um M dulo Educacional corresponde a um material a ser utilizado no estudo de um determinado fen meno e est
35. dia dos tempos e as velocidades m dias de cada m vel perfazendo assim um total de 6 c lculos em cada momento 3 de tempo m dio e 3 de velocidade m dia IV RESULTADOS amp DISCUSS O Os resultados foram obtidos a partir da compara o entre o desempenho apresentado pelos estudantes nos dois momentos das atividades escolares quais sejam Atividade de Modelagem Computacional Explorat ria e Avalia o Trimestral Assim o primeiro passo foi definir uma escala para medir o desempenho nesses dois momentos distintos conforme mostrado na Tabela 02 lembrando que a escala definida nesta tabela constru da seguindo a l gica da interdepend ncia entre as rela es matem ticas de tempo m dio e velocidade m dia uma vez que o c lculo da segunda s pode estar correto se o c lculo da primeira tamb m estiver Tabela 02 Escala de Avalia o do Desempenho dos Estudantes nas Atividades de Modelagem Computacional Explorat ria e na Avalia o Trimestral Valor Descri o do Valor Associado ao Desempenho 9 l Todos os Seis C lculos Corretos 8 Cinco C lculos Corretos Tr s Tempos M dios e Duas Velocidades M dias 7 Quatro C lculos Corretos Dois Tempos M dios e Duas Velocidades M dias Quatro C lculos Corretos Tr s Tempos M dios e Uma Velocidade M dia Tr s C lculos Corretos Dois Tempos M dios e Uma Velocidade M dia 5 4 Tr s C lculos Corretos Tr s Tempos M dios 3 Dois C lculos Corretos Um Tempo M
36. dio Revista Brasileira de Ensino de F sica RBEF vol 24 n 2 MARINS F C M A Utiliza o de Diagramas Causais no Desenvolvimento de Atividades de Modelagem Semi quantitativa Um Estudo Explorat rio com Estudantes do Ensino M dio Disserta o Mestrado em F sica Programa de P s Gradua o em F sica Universidade Federal do Esp rito Santo UFES Vit ria ES 2009 MULINARI M H A Utiliza o da Modelagem Computacional como Estrat gia de An lise de Ecossistemas Manguezais 2006 56 f Trabalho de Conclus o de Curso Gradua o em Ci ncias Biol gicas UFES OGBORN J amp MILLER R 1994 Computacional Issues in Modelling In Mellar H Bliss J Boohan R Ogborn J amp Tompsett Eds Learning with Artificial Worlds Computer Based Modelling in the Curriculum London The Falmer Press Cap 5 p 33 38 SALES G L VASCONSELOS F H L FILHO J A de C amp PEQUENO M C Atividades de Modelagem Explorat ria Aplicada ao Ensino de F sica Moderna com a Utiliza o do Objeto de Aprendizagem Pato Qu ntico In Revista Brasileira de Ensino de F sica v 30 n 3 3501 2008
37. dio e Uma Velocidade M dia 2 Dois C lculos Corretos Dois Tempos M dios 1 Um C lculo Correto Um Tempo M dio 0 Nenhum C lculo Correto A partir da interdepend ncia das rela es matem ticas de tempo m dio e velocidade m dia formularam se tr s crit rios em hierarquia decrescente de import ncia 1 n meros de c lculos corretos ou seja quanto maior o n mero de c lculos feitos de forma correta maior a nota atribu da ao desempenho 2 n mero de rela es matem ticas executadas corretamente tempo m dio e velocidade m dia ou seja o aluno executou nenhuma uma ou as duas rela es matem ticas assim quanto maior o n mero de rela es matem ticas executadas corretamente maior o desempenho e 3 n mero de correspond ncias corretas entre os c lculos do tempo m dio e da velocidade m dia ou seja o c lculo do tempo m dio foi aplicado corretamente ao c lculo da respectiva velocidade m dia quanto maior for esse n mero maior ser o desempenho A partir da escala num rica de notas apresentada na Tabela 02 foi poss vel construir o diagrama da Figura 03 que permite visualizar simultaneamente as notas de Desempenhos e a distribui o de frequ ncias dessas notas nas duas atividades escolares O diagrama permite tamb m observar todas as varia es de Desempenhos e frequ ncias das notas para os 114 estudantes Frequ ncia das Notas de Desempenho na Avalia o Trimestral AT 114 35 0 1 0 17
38. dois 2 alunos correspondendo a um total de 2 67 das respostas Por outro lado na categoria IN2 encontram se compiladas respostas incorretas inesperadas e ou insatisfat rias por m estruturadas de forma a diferenciar as duas situa es propostas Nesse sentido tal estrutura de resposta se caracteriza principalmente por tr s aspectos s o eles 1 caracteriza o dos campos el tricos ao inv s do movimento das cargas 2 invers o das respostas para a caracteriza o dos movimentos ou seja fio com DDP movimento desordenado fio sem DDP movimento ordenado e 3 respostas com defini es incorretas Tal categoria agrupa um total de quinze 15 alunos ou 20 das respostas dadas Por fim a categoria IN3 representa as respostas em branco N o responder a situa o problema proposta foi observada apenas para um 1 estudante ou seja 1 34 das respostas apenas Essas categorias possuem em suas formula es erros conceituais invers es das tem ticas fuga do tema proposto e ainda resposta em branco 100 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Tabela 08 Descri o Formal das Categorias de Respostas das Tabelas 05 06 amp 07 Categoria Descri o da Categoria Totais Tabela 05 Porque essas cargas n o formam uma corrente el trica Categoria de respostas relacionadas apenas ao movimento do CO1 el
39. estruturado em tr s n veis Objetivo Conte do Instrucional e Pr tica amp Avalia o Ferracioli 2004 66 Cap tulo IV Concep o do Estudo 1 Objetivo visa promover o entendimento e aprofundamento de um determinado fen meno a partir de um determinado recurso tais como um software ambiente de modelagem computacional um site ou uma m dia 2 Conte do Instrucional consiste em uma abordagem te rica e experimental sobre um determinado fen meno 3 Pr tica amp Avalia o consiste na utiliza o de um recurso para o desenvolvimento das atividades experimentais atrav s de um roteiro contendo o detalhamento das atividades e perguntas sobre o que foi desenvolvido Nessa investiga o os m dulos educacionais desenvolvidos para os processos de ensino aprendizagem de ci ncias com o aporte computacional foram estruturados da seguinte forma 1 Modelo Computacional Desenvolvido no ModeLab e descritos nas pr ximas se es visaram promover o entendimento e o aprofundamento dos conte dos e conceitos indicados na Tabela 02 cumprindo assim o Objetivo do m dulo educacional 2 Roteiros de Atividades Visou promover uma abordagem te rica e pr tica dos conte dos abordados atrav s do modelo computacional bem como gerar dados para o desenvolvimento desse estudo cumprindo assim as etapas de Conte do Instrucional e Pr tica amp Avalia o do m dulo educacional Dessa forma os m d
40. ficos de F sica em softwares comerciais s o pouco abordadas no contexto educativo Por outro lado observando se a Categoria 4 Cor azul ou seja trabalhos que apresentam poss veis aplica es de softwares prioritariamente comerciais em atividades educacionais de conte do espec fico de F sica poss vel notar uma maior quantidade e consequentemente uma melhor distribui o de tal tem tica nos ltimos quinze 15 anos Assim tem se a seguinte distribui o uma 1 publica o nos anos de 2004 2008 2011 2013 e 2014 duas 2 publica es nos anos de 2002 e 2006 amp quatro 4 publica es no ano de 2012 Contudo importante relatar que a maioria desses artigos s o aplica es muito espec ficas de softwares matem ticos em problemas num ricos relacionados ao ensino universit rio poucos desses trabalhos t m perspectiva de aplica o por exemplo no ensino m dio Na Categoria 5 Cor amarela nota se um n mero muito reduzido de trabalhos apenas dois 2 um em 2000 e outro em 2002 Nesse contexto observa se que o uso do computador aliado a softwares de aquisi o de dados para atividades de ensino aprendizagem de F sica muito pequeno e n o se publica nessa perspectiva nos ltimos treze 13 anos Para a Categoria 6 Cor lil s poss vel observar a seguinte distribui o de frequ ncia uma 1 publica o nos anos de 2000 2003 2004 2005 2008 2009 e 2014 amp duas 2 publica es nos anos
41. nas duas situa es As argumenta es que versavam sobre as movimenta es das cargas nessas situa es de distribui o dos vetores campos el tricos verificadas nas atividades com modelagem computacional n o foram observadas nessas respostas Comparando esses dois ltimos n meros com o n mero e o percentual do item a da mesma quest o analisados anteriormente observa se que houve uma diminui o do n mero total de acertos de um item para outro pois no primeiro cinquenta e sete 57 ou 76 dos alunos tiveram desempenhos satisfat rios Na categoria IN1 foram organizadas as respostas completas ou seja distinguindo o fio sem e com tens o Por m tais argumenta es versavam sobre a movimenta o das cargas nos dois fios em quest o Assim apesar 130 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do dessas respostas n o possuem nenhum tipo de erro conceitual por m elas est o totalmente fora do que se esperava como r plica para esse item ou seja as caracter sticas das configura es dos campos nas duas situa es em quest o Tais respostas utilizavam como argumenta o por exemplo que no fio com tens o os movimentos das part culas eram em uma s dire o na mesma dire o ordenados Por outro lado no fio met lico sem DDP argumentava se que os movimentos das cargas eram em v rias dire es tem dire es distintas dent
42. o ocorre pelo fato dos el trons estarem submetidos a uma diferen a de potencial DDP Tal estrutura de resposta foi formulada apenas por um 1 aluno ou seja aproximadamente 1 34 Tal categoria similar estrutura de resposta da categoria CO4 utilizada naquela ocasi o por dois 2 estudantes Para a categoria CO5 a resposta foi estruturada a partir da caracter stica de movimenta o das cargas el tricas movimentos ordenados para o mesmo lado para determinada dire o e na dire o contr ria ao campo justificando que tal movimenta o ocorre pelo fato dos el trons estarem submetidos a uma for a campo que exerce for a sobre eles empurrando puxando ou atuando sobre as cargas Tal estrutura de resposta foi formulada por cinco 5 educandos ou seja aproximadamente 6 67 Tal categoria de resposta n o possui estrutura similar na Tabela 05 A categoria CO6 a resposta foi estruturada nica e exclusivamente a partir da configura o dos campos el tricos E no interior do fio met lico sem usar nenhuma caracter stica da movimenta o dos el trons Assim segundo essa categoria de resposta as cargas formariam uma corrente el trica pois o campo el trico tem dire o e sentido nico est na mesma dire o uniforme dentre outras argumenta es Tal estrutura de resposta foi formulada por quatro 4 estudantes ou seja aproximadamente 5 34 Tal categoria de resposta tamb m n o possui estrutu
43. ou seja tais estudantes conseguiram desenvolver boa parte dos procedimentos dos c lculos necess rios contudo n o obtiveram o valor da corrente el trica na AT Para os outros cinco 5 alunos que tamb m diminu ram suas notas de Desempenho entre as duas atividades poss vel observar na Tabela 14 que um 1 educando o fez a partir da nota quatro 4 ou seja desenvolveu de forma quase integral os c lculos para obter a corrente el trica na AMCE Tal estudante diminuiu sua nota para dois 2 desenvolvendo assim apenas o c lculo no n mero m dio de el trons que passaram pela se o transversal do fio na AT Em rela o aos outros quatro 4 alunos restantes tem se que um 1 aluno diminuiu da nota tr s 3 para dois 2 dois 2 estudantes diminu ram a nota de dois 2 para a um 1 e um 1 educando diminuiu da nota dois 2 para zero 0 Dessa forma pode se concluir que dos estudantes que diminu ram suas notas de Desempenhos entre as duas atividades escolares cinquenta e nove 59 deles obtiveram inicialmente a nota m xima de cinco 5 ou seja desenvolveram a parte quantitativa do conte do trabalhado no m dulo educacional por completo Para os outros cinco 5 educandos que tamb m diminu ram suas notas observa se que tal decr scimo ocorreu respectivamente a partir das notas quatro 4 tr s 3 e dois 2 Desse total de sessenta e quatro 64 estudantes existe o n mero de doze 12 alunos que tiveram s
44. para quatro 4 163 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do Para esse grupo poss vel observar que desses vinte e tr s 23 estudantes que tiveram aumento no seu desempenho dezoito deles 18 deles aumentaram para a nota m xima nove 9 Sendo assim observa se uma tend ncia predominante de aumento para a nota m xima Os outros cinco 5 aumentaram respectivamente suas notas para quatro 4 e sete 7 Observando se o conjunto dessa primeira an lise tem se que para os tr s grupos de alunos a saber os que diminu ram mantiveram ou aumentaram suas notas de Desempenhos entre as duas atividades escolares existem tr s tend ncias de varia es de desempenhos predominantes s o elas a diminuir as notas a partir de nove 9 com quarenta e tr s 43 ou 37 71 alunos b mante las em nove 9 com trinta e cinco 35 ou 30 70 educandos e c aumenta la para nove 9 com dezoito 18 ou 15 78 estudantes Esses n meros totalizam noventa e seis 96 alunos ou seja 84 21 Do restante de alunos apenas dezoito 18 aproximadamente 15 78 do educandos n o foram inseridos em nenhuma dessas tr s tend ncias predominantes por apresentarem flutua es de notas de Desempenho diversas Por fim importante destacar aqui que as an lises apresentadas nas pr ximas se es ser o orientadas a partir dos n meros expostos nesses dois ltimos par gra
45. relaciona las a forma o ou n o de corrente el trica ou aos movimentos desordenados ou ordenados dos el trons n o foram utilizadas nessa segunda parte da atividade escolar Tabela 11 Por fim como se pode observar nos dados expostos nessa se o a maior parte dos alunos conseguiu desenvolver as atividades relacionadas a visualiza es computacionais Por outro lado houve um decr scimo acentuado quando tais atividades foram novamente desenvolvidas na avalia o trimestral 9 4 Como caracterizar o desempenho dos alunos no c lculo da corrente el trica m dia em um condutor met lico atrav s de simula es e produ o de dados num ricos pelo professor nos modelos computacionais utilizados no Estudo IV Os dados utilizados para se responder essa quest o de pesquisa foram analisados no Cap tulo VII novamente os desempenhos dos educandos ser o analisados em duas partes a primeira relacionada s atividades feitas em sala de aula a partir das simula es computacionais com produ o de dados num ricas AMCE e a segunda feita em m dia seis 6 dias depois na avalia o trimestral AT Dessa forma o foco principal dessa ltima parte do Estudo IV era propiciar aos estudantes o desenvolvimento dos procedimentos matem ticos necess rios para se calcular a corrente el trica m dia em um condutor met lico qualquer atrav s da equa o i m dia Q At e n o apenas na situa o espec fica modelada computacio
46. s BOB gt Editor de Regras DrdemaT tulo Chance Figura 1 Layout principal do ModeLab O Layout Principal do Ambiente possui duas reas principais e rea de Modelagem Local onde o os objetos e regras s o criados e editados e Area de Visualiza o Local onde o modelo simulado e visualizado www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 4 rea de Visualiza o rea de Modelagem ModeLab Modelting Laboratory Sem Nome 1 t E mim Dos Figura 2 Layout principal maximizado do ModeLab O pr ximo passo construir um modelo e essa constru o se d utilizando o conceito denominado de Objetos e Eventos No ambiente de modelagem estes eventos s o representados atrav s de regras de intera o entre os objetos que podem ser de dois tipos os Atores e os Cen rios Os Atores s o objetos que podem se mover na Grade de Visualiza o j os Cen rios s o objetos que n o possuem a propriedade de movimento Al m disso os Cen rios podem ser definidos como locais por onde os Atores podem passar Ao criar um modelo no ModeLab necess rio antes de tudo especificar quais objetos ser o os Atores e quais ser o os Cen rios Como exemplo no modelo reduzido de um jogo de futebol em um est dio podemos ter os objetos e Atores jogadores bola parede do est dio e Cen rios gramado arquibancada 2 1 rea de Modelagem Aqui o local onde o seu modelo criad
47. s seis 6 dias quando tais alunos foram impelidos a fazer os mesmos c lculos observou se que as notas diminu ram acentuadamente sendo que 11 ou 14 67 51 ou 68 e 13 ou 17 34 deles conseguiram 197 Cap tulo IX Conclus es Finais notas m ximas 5 entre 4e 1 amp O respectivamente diminuindo dessa forma a m dia geral para 1 74 pontos Em rela o s atividades relacionadas aos c lculos da velocidade m dia de tr s autom veis os resultados finais s o mostrados na Tabela 20 Ap s as simula es com produ es de dados num ricos pelos estudantes o que se constatou foi que os alunos conseguiram um bom percentual de acertos nas atividades com modelagem computacional e tamb m bons percentuais na atividade escrita realizada posteriormente por m com um aumento muito acentuado no n mero de notas m nimas Tabela 20 Resultados Finais de Desempenho dos Alunos em Rela o aos Estudos sobre o C lculo da Velocidade M dia de Tr s Autom veis Atividade com Modelagem Computacional Expositiva AMCE Nota M xima 9 78 ou 68 42 Notas entre 8e 1 32 ou 28 07 Nota M nima O 4 ou 3 51 M DIA GERAL 7 5 Avalia o Trimestral AT Nota M xima 9 530U 46 49 Notas entre 8e 1 26 ou 22 80 Nota M nima O 35 ou 30 70 M DIA GERAL 5 29 Especificamente os resultados da tabela acima se referem ao Estudo V Dessa forma preciso ponderar alguns pontos primordia
48. sempre para o mesmo lado A primeira parte da Tabela 09 a mostra novamente uma representa o visual e descri o sucinta dos dois primeiros modelos computacionais que foram utilizados tamb m para que os estudantes formulassem representa es desenhos ap s simula es e visualiza es do campo el trico no interior do metal Nesse sentido importante enfatizar que ap s a proposi o dos dois questionamentos supramencionados era solicitado aos educandos que representassem as configura es dos campos el tricos observados nos modelos computacionais da seguinte forma Por fim represente esse campo no quadro abaixo As segundas partes das duas tabelas mostram uma organiza o por categorias de respostas Tabela 09 e representa es Tabela 09 a formuladas pelos alunos para a quest o 02 do roteiro de atividades Em cada uma delas os s mbolos e representam um dos educandos com j sendo um n mero inteiro que varia de 1 a 75 Tamb m s o apresentadas as respectivas frequ ncias e porcentagens das categorias e representa es importante destacar que os focos principais de analises dessa segunda parte dos dados s o o segundo questionamento e as representa es que os alunos fazem para o campo el trico Nessa dire o importante mais uma vez esclarecer que o primeiro questionamento se existe campo no interior do fio met lico automaticamente respondido pelo segundo Contudo sua 112 Cap tu
49. tico dos modelos Mais especificamente atrav s das manipula es num ricas das equa es i m dia Q At amp V m dia AS At respectivamente 7 2 Aspectos Te ricos das Analises de Dados Quantitativos em Estat stica As an lises propostas nesse e no pr ximo cap tulo s o pautadas a partir de descri es de frequ ncias e porcentagens Vieira 1999 Crespo 2001 e Costa 2004 de notas de Desempenho dos alunos nas atividades com simula es com produ o de dados e visualiza es computacionais amp avalia es trimestrais Para isso ser o constru das duas escalas num ricas de notas uma de O a 5 e outra de O a 9 para as Atividades IV e V respectivamente 142 Cap tulo VII An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Quantitativa do Conte do Por m antes de iniciarmos tal analise ser apresentada aqui uma discuss o sobre as principais caracter sticas das escalas num ricas de medidas Nesse sentido segundo Costa 2004 existem quatro n veis de escalas num ricas s o elas e Primeiro N vel Nesse n vel realizam se as opera es mais elementares de mensura o A vari vel nesse n vel denomina se nominal pelo fato de mesmo sendo expressa por um numeral ser apenas um nome Nessa escala vale apenas um princ pio 1 princ pio da equival ncia Exemplos n meros de telefone CPF RG entre outros e Segundo N vel Nessa escala denominada de ordinal s
50. ticos necess rios para se calcular a velocidade m dia dos autom veis do modelo Na segunda parte das atividades escolares Avalia o Trimestral AT os alunos mostraram uma pequena queda de desempenho para a realiza o dos c lculos Nesse sentido tem se que sessenta e um 61 alunos tiveram notas entre 7 e 9 amp sessenta e tr s 63 obtiveram desempenhos entre zero 0 e quatro 4 Vide Diagrama 06 importante destacar que dos setenta e oito 78 alunos que inicialmente obtiveram nota m xima na ACME trinta e cinco 35 conseguiram manter a mesma nota na AT Para os outros quarenta e tr s 43 educandos houve decr scimo em seus desempenhos sendo que um 1 quatro 4 doze 12 um 1 e vinte e cinco 25 estudantes diminu ram seus desempenhos para 8 7 4 2 e O respectivamente Nessa dire o observa se que um total cinco 5 ou aproximadamente 4 38 dos educandos tiveram um pequeno decr scimo em suas notas evidenciando assim que os mesmos conseguiram desenvolver uma parte consider vel dos procedimentos matem ticos necess rios para efetivar os c lculos da velocidade m dia na AT Por outro lado os outros trinta e oito 38 ou 33 34 dos alunos tiveram decr scimo consider vel de desempenho sendo que vinte e cinco 25 obtiveram a nota m nima Dessa forma evidencia se que a maior parte deles conseguiu desenvolver apenas a parte inicial ou nenhum dos procedimentos matem ticos solicitados na AT Em re
51. vermelho amarelo e azul Essas cores representam respectivamente os alunos que diminu ram mantiveram ou aumentaram seus desempenhos de uma atividade escolar para outra 159 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do Tabela 15 Tabela Cruzada com as Notas de Desempenhos e Frequ ncias de Notas de Desempenhos para os 114 Estudantes na AMCE e na AT Frequ ncia das Notas de Desempenho na Avalia o Trimestral AT 114 35 0 1 0 17 0 0 7 1 53 F J NY euojesojdx3 Desempenho na Atividade de Modelagem Computacional Explorat ria AMCE jeuojoejnduos ussbejopo y ep epepiny eu oyuadussag ap Seloy sep eiduanbal Desempenho na Avalia o Trimestral AT N denomina as NOTAS de Desempenhos dos alunos F denomina a FREQUENCIA de notas de Desempenhos dos alunos As cores em VERMELHO AMARELO e AZUL correspondem aos alunos que respectivamente DIMINUIRAM MANTIVERAM ou AUMENTARAM seus desempenhos entre as duas atividades Dessa forma por exemplo na quinta linha de baixo para cima notam se quatorze 14 alunos eixo verde vertical que obtiveram uma nota de Desempenho igual a quatro 4 na AMCE eixo preto tamb m na vertical Considerando se agora o eixo preto na horizontal pode se observar que desse total de alunos sete 7 aumentaram suas notas para nove 9 e dois 2 para sete 7 um 1 estudante manteve sua nota constante em quatro
52. zero 0 s o eles 2 2 3 3 4 8 10 12 14 14 17 17 28 33 37 38 39 43 1 Os estudantes indicados pelo n mero 52 formam uma dupla que teve os mesmos desempenhos na AMCE e na AT por esse motivo foram sublinhados tal procedimento ser adotado para todas as duplas que tiveram essa mesma caracter stica 168 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do 43 45 49 49 53 53 e 55 Dessa forma para esse grupo de alunos observa se que as suas notas ca ram 9 pontos entre as duas atividades Para esse grupo de 25 alunos na se o 8 2 1 foi levantada a hip tese de que na atividade de modelagem computacional os alunos trabalharam em duplas com apenas um roteiro de atividades para os dois estudantes tal situa o pode ter ocasionado o maior engajamento e desempenho de apenas um dos dois estudantes da dupla Dessa forma tal hip tese pressup e de que nesse grupo todos os alunos deveriam ser de duplas diferentes Por m como pode ser observado dentro de tal grupo existem sete 7 duplas s o elas 2 _2 3 3 14 14 17 17 43 43 49 49 e 55 55 Assim a hip tese levantada na se o 8 2 1 e repetida no par grafo anterior n o satisfat ria para explicar tal decr scimo de notas para esses quatorze 14 educandos pois essa queda acentuada ocorreu para os dois alunos das duplas Assim a hip tese de maior engajamento e desempenho de
53. 0 0 7 1 53 Fx ea z F E l 9 78 z S a fm a E 8 2 q E z A N ee wa E 7 8 a T a S 9 E i 2 ms o D So 5 Es E ER a 4 14 1 E D io S 2 3 2 Ba So S 2 E E 2 4 E S gt N 3 a 1 0 z Q e E 0 4 E E e li ND 8 g N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 114 amp Desempenho na Avalia o Trimestral AT N denomina as NOTAS de Desempenhos dos alunos F denomina a FREQU NCIA de notas de Desempenhos dos alunos 4s cores em VERMELHO AMARELO e AZUL correspondem aos alunos que respectivamente DIMINUIRAM MANTIVERAM ou AUMENTARAM seus desempenhos entre as duas atividades Figura 03 Diagrama com as Notas de Desempenho amp Frequ ncias dessas Notas para os 114 Estudantes do Estudo na AMCE e na AT Como se pode observar na Figura 03 o diagrama possui quatro eixos dois horizontais e dois verticais Os eixos vertical esquerda e horizontal inferior representam as notas dos Desempenhos na AMCE e na AT respectivamente Nessa mesma perspectiva os eixos vertical direita e horizontal superior representam as Frequ ncias das Notas na AMCE e na AT respectivamente Por fim pode se observar que o diagrama dividido em tr s partes regi o superior diagonal principal e regi o inferior Essas partes regi es representam respectivamente os alunos que diminu ram mantiveram ou aumentaram seus desempenhos de uma atividade escolar para outra
54. 02 Anexo B do roteiro de atividades a saber se existem campos no interior de um condutor met lico se este n o estiver submetido a uma diferen a de potencial Tabela 09 179 Cap tulo IX Conclus es Finais Por outro lado setenta e quatro 74 ou aproximadamente 98 66 alunos responderam de forma satisfat ria ao primeiro questionamento da quest o 04 do roteiro de atividades Anexo B ou seja se existem campos el tricos no interior de um condutor met lico se este estiver submetido a uma DDP Nessa dire o apenas um 1 aluno ou aproximadamente 1 34 n o conseguiu responder o ltimo questionamento deixando o em branco vide Tabela 10 Contudo o foco principal das duas quest es supramencionadas eram conduzir os estudantes a diferenciarem em um condutor met lico as diferen as de configura o ou organiza o dos campos el tricos quando o metal est submetido a uma voltagem em compara o a quando este n o est submetido a nenhuma diferen a de potencial Assim a partir dos dados expostos no Cap tulo VI nota se novamente que as visualiza es computacionais parecem ter promovido aos estudantes na primeira parte das atividades escolares a capacidade para formularem Descri es amp Descri es com Justificativas que diferenciam claramente as duas situa es em analise ou seja a diferencia o das configura es de campos el tricos sem e com voltagem Nessa dire o importante destacar qu
55. 13 id ntica tabela do roteiro de atividades poss vel observar que assim como na atividade com aporte computacional foi solicitado tamb m aos alunos os c lculos das m dias dos tempos 81 Cap tulo IV Concep o do Estudo assim como os c lculos das velocidades m dias de cada m vel ret ngulo Vermelho e Azul respectivamente de tal figura A avalia o trimestral que pode ser parcialmente visualizada na Figura 13 foi desenvolvida em um formato tradicional de avalia o o seu desenvolvimento foi realizado de forma individual pelos estudantes de acordo com o cronograma de avalia es trimestrais da escola em m dia essa avalia o foi aplicada 4 5 dias ap s a realiza o do m dulo educacional Nessa avalia o uma das quest es reproduzia em parte os conte dos trabalhados anteriormente no laborat rio de inform tica essa situa o pode ser visualizada observando se em conjunto os ret ngulos em Verde Vermelho e Azul das Figuras 12 e 13 f area a odiado agia qe DAA kirb ibaan e T uma percorrido por tr loto um Carro 2 um Trem cinco 5 vezes e tamb m a Tabela que segue logo ura que marca os tempos cada um dos gasto mok 5 Caco do resiizados eaitzados ta a O Que sapada a Caicue o tempo medo de cada um dos v s m veis gastou para percorrer os 1200 m b Caa agora a velocidade m dia dos tr s m veis Figura 13 Parte da Avalia o Trimestral AT Aplicada em M dia 4 5 Dias
56. 28 01 para 39 ou 52 de acertos totais e parciais N meros estes mais condizentes com os 57 ou 76 de acertos observados para o item a dessa mesma quest o Por outro lado na categoria IN3 encontram se compiladas todas as respostas completas que diferenciam as duas situa es desse item por m 131 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do s o argumenta es completamente incorretas inesperadas e ou insatisfat rias Nesse sentido tais estruturas de respostas se caracterizam principalmente por terem em suas elabora es dois aspectos s o eles 1 caracteriza o de movimenta o ao inv s de configura es de campos e 2 respostas com erros conceituais Tal categoria agrupa um total de quatorze 14 educandos ou aproximadamente 18 67 das respostas Nessa mesma dire o na categoria IN4 encontram se respostas incompletas ou seja que n o diferenciam as duas situa es do item b e que ainda possuem respostas completamente incorretas inesperadas e ou insatisfat rias Tal categoria tamb m se caracteriza por ter em suas elabora es os mesmos aspectos destacados no par grafo anterior quais sejam caracteriza o de movimenta o e n o de configura es dos vetores e respostas com erros conceituais Tal categoria agrupa um total de dezoito 18 alunos ou 24 Por fim a categoria INS representa as respostas em branco N o r
57. 3 Modelagem computacional 4 Simula o Computadores Educa o 5 Visualiza o Silva La rcio Evandro Ferracioli da 1955 II Universidade Federal do Esp rito Santo Centro de Educa o III T tulo CDU 37 A DE P S GRADUA O EM EDUCA O AE Ero UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESP RITO SANTO UFES CENTRO DE EDUCA O PROGRAMA DE P S GRADUA O EM EDUCA O DOUTORADO EM EDUCA O RAFAEL RODRIGUES DE OLIVEIRA A UTILIZA O DA MODELAGEM COMPUTACIONAL NO PROCESSO DE ENSINO E APRENDIZAGEM DE T PICOS DE F SICA ATRAV S DA METODOLOGIA DE M DULOS EDUCACIONAIS UMA INVESTIGA O NO ENSINO M DIO Tese apresentada ao Curso de Doutorado em Educa o da Universidade Federal do Esp rito Santo como requisito parcial para Obten o do Grau de Doutor em Educa o Aprovada em 27 de fevereiro de 2015 Professor Doutor La rcio Ferracioli Universidade Federal do Esp rito Santo ida clro Ld Universidade Federal do Esp rito Santo QUO Professora Doutora Maria Auxiliadora Vilela Paiva Instituto Federal de Educa o Ci ncia e qc A Esp rito Santo Professor Doutor Ives Solano Ara jo Universidade Federal do Rio Grande do Sul PPGE Programa de P s Gradua o em Educa o CE UFES Av Fernando Telefone 27 4009 2547 4009 2548 Fax E mail poco 14 Goiabeiras Vit ria ES RESUMO O presente trabalho relata os resultados de uma pesquisa realizada no ano d
58. Aprendizagem de ptica Revista Brasileira de Ensino de F sica v 29 n 2 p 267 273 HEIDEMANN L A ARA JO S VEIT E A 2012 Ciclos de Modelagem uma Proposta Para Integrar Atividades Baseadas em Simula es Computacionais e Atividades Experimentais no Ensino de F sica Cad Bras Ens F s v 29 n Especial 2 p 965 1007 out 2012 J COME S S B MEDEIROS F F CORSO G amp LUCENA L S 2002 Visualizando os Modos Normais de Vibra es com o Computador Revista Brasileira de Ensino de F sica vol 24 n 2 Junho JOHNSTONE A H 1993 The Development of Chemistry Teaching a Changing Response to a Changing Demand Journal of Chemical Education Vol 70 9 p 701 705 JUNIOR L A R CUNHA M F amp LARANJEIRAS C C 2012 Simula o de Experimentos Hist ricos no Ensino de F sica uma Abordagem Computacional das Dimens es Hist rica e Emp rica da Ci ncia na Sala de Aula Revista Brasileira de Ensino de F sica v 34 n 4 4602 2012 JUNIOR A G B OLIVEIRA L P LENZ J A amp SAAVEDRA N 2012 Videoan lise com o Software Livre Traker no Laborat rio Did tico de F sica Movimento Parab lico e Segunda Lei de Newton Cad Bras Ens F s v 29 n Especial 1 p 469 490 set 2012 KURTZ DOS SANTOS A C 1992 Computational Modelling in Science Education A Study of Students Ability to Manage Some Different Approaches to Modelling Tese Doutorado em Educa o Institute
59. As s ries avaliadas foram 4 s rie 5 ano e 8 s rie 9 ano do Ensino Fundamental e a 3 s rie do Ensino M dio 21 Cap tulo I Contexto amp Organiza o do Estudo Diante desse panorama a presente pesquisa se prop e a investigar como modelos e modelagem utilizados dentro do cen rio espec fico da educa o com foco nos modelos computacionais desenvolvidos a partir do ambiente de modelagem ModeLab podem ter pot ncia para se constitu rem como um poss vel caminho para que os conhecimentos cient ficos de F sica possam ter maior possibilidade de serem desenvolvidos na sala de aula Em linhas gerais pode se entender que a perspectiva investigar no cotidiano da escola quarta linha da Tabela 01 como a integra o dos processos de ensino aprendizagem de ci ncias com modelos modelagem simula o e visualiza o computacionais atrav s do software ModeLab pode trazer novos horizontes aos fazeres pedag gicos do professor novas possibilidades de aprendizagem aos alunos e por fim novos tratamentos did ticos para conte dos estudados nesse n vel de ensino 1 2 Introdu o Tem tica de Investiga o A educa o em seu sentido lato um fen meno tipicamente social e por ter essa natureza poss vel observar ao longo da hist ria que se tornou um fen meno de complexidade crescente na medida em que as rela es sociais tamb m se tornaram mais complexas na sociedade contempor nea N
60. Atores Coelho est o na Grade de Simula o por passo de tempo e desenha no Gr fico a evolu o desta quantidade Limpa o gr fico Limpa o Gr fico gerado na simula o e tamb m apaga os Itens de An lise criados automaticamente pelo ModeLab Esta ferramenta tamb m apaga a tabela de dados gerados por simula es anteriores Exporta imagem do gr fico Permite salvar o Gr fico gerado pelas simula es em um arquivo de externo de imagem Exporta dados da simula o Permite salvar a tabela de dados das simula es em um arquivo de texto o qual pode ser aberto em um programa externo de an lise de dados Enquadra o Gr fico Ap s um grande n mero de passos de tempo a curva desenhada se torna maior do que a rea vis vel para o gr fico Por isso em rela o ao eixo Y eixo das quantidades o pr prio ModeLab faz com que as escalas se adaptem para comportar o gr fico dentro da rea vis vel Por m isso n o ocorre com o eixo X eixo do tempo o qual passa a rolar para a esquerda conforme o tempo vai aumentando Isso permite visualizar o gr fico sendo desenhado mas faz com que desenho do in cio da simula o fique escondido O bot o identificado por Enquadra o Gr fico na barra de ferramentas adapta o eixo X de forma a dispor todo o Gr fico desenhado na rea vis vel Contudo necess rio de tempos em tempos clic lo pois o Gr fico continua a ser desenhado e se torna maior que a rea vis vel Mostra es
61. Cen rios Lista dos Atores do Modelo do Modelo Condi o Inicial Figura 10 Processo de Cria o de Regras Passo 1 Onde e Direcionador Este bot o faz com que a regra seja executada somente na dire o preferencial do objeto O exemplo a seguir mostra com seriam os efeitos da utiliza o deste bot o Regra se tigre ao lado de coelho ent o tigre se alimenta de coelho Situa o tigre ao lado de coelho Dessa forma Sem o Direcionador selecionado A regra ser executada independente da dire o preferencial da raposa Com o Direcionador selecionado A regra s ser executada se o coelho estiver na c lula apontada pela dire o preferencial da raposa e Lista dos Atores do modelo Possui al m dos atores do modelo os atores especiais sem ator que indica uma c lula sem atores e qualquer ator que simboliza uma c lula com qualquer um dos atores do modelo e Lista dos Cen rios do modelo Possui al m dos cen rios do modelo os cen rios especiais sem cen rio que simboliza uma c lula sem cen rios e qualquer cen rio que simboliza uma c lula com qualquer um dos cen rios do modelo e Condi o Inicial E o local onde se estabelece a condi o pela qual a regra ser executada Neste local a c lula da esquerda cont m o objeto ao qual a regra pertence O procedimento para o estabelecimento da condi o inicial clicar em um dos objetos das listas de atores e cen
62. Dessa forma por exemplo na quinta linha de baixo para cima encontram se 14 alunos eixo vertical a direita que obtiveram uma nota de Desempenho igual a 4 na AMCE eixo tamb m na vertical por m a esquerda Considerando se agora o eixo inferior na horizontal pode se observar que desses 14 alunos 07 aumentaram suas notas para 9 e 02 para 7 01 estudante manteve sua nota constante em 4 04 educandos diminu ram suas notas para 0 Por fim considerando se o eixo horizontal superior t m se as frequ ncias totais dessas notas na AT nesse exemplo tais frequ ncias s o respectivamente 53 7 17 e 35 Assim a partir dessa perspectiva de analise o primeiro aspecto que ser apresentado aqui a varia o total das notas de Desempenho dos 114 estudantes entre as duas atividades escolares Nesse sentido o diagrama mostra que essas notas diminu ram para 51 estudantes 44 7 do total foram mantidas constantes para 40 35 1 e por fim aumentaram para 23 20 2 Dessa forma pode se observar inicialmente a partir do diagrama da Figura 03 que dos 51 estudantes que diminu ram suas notas da primeira para a segunda atividade escolar regi o superior do diagrama 25 deles 1 2 de 51 tiveram suas notas diminu das de 9 para 0 Sendo assim esse n mero revela que uma quantidade consider vel de educandos conseguiu desenvolver integralmente as rela es matem ticas de M dia Simples e Velocidade M dia apenas na AMCE por outro
63. Em um segundo momento em m dia seis 6 dias ap s o trabalho com esse M dulo Educacional na quest o 1 item b da Avalia o Trimestral Ap ndice C tal tem tica foi novamente trabalhadas a partir de uma situa o problema por m sem o uso de simula es e visualiza es computacionais As tabelas 09 09 a 10 10 a e 11 referem se abordagens sobre as configura es dos campos el tricos de forma que as quatro primeiras s o referentes ao m dulo educacional quest es 2 e 4 do roteiro de atividades e a ltima tabela refere se avalia o trimestral quest o 1 item b 111 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do 6 2 1 An lises dos Dados Referentes s Configura es dos Campos El tricos em um Condutor Met lico a Partir de Simula es e Visualiza es Computacionais sem e com Diferen a de Potencial DDP As Tabelas 09 amp 09 a constru das a partir das respostas dadas pelos educandos para a segunda quest o do roteiro de atividades s o dividas em duas partes A primeira parte da Tabela 09 mostra uma representa o visual e descri o sucinta dos dois primeiros modelos computacionais utilizados para que os estudantes formulassem respostas ap s simula es e visualiza es para os seguintes questionamentos Existe campo el trico no interior do fio met lico Porque esse campo n o faz com que as cargas se desloquem
64. Estudantes que Diminu ram suas Notas de 4 3 e 2 para 2 1 e O Entre as Duas Atividades Escolares Organograma 04 Estudantes que na AMCE Tiveram Notas 9 e posteriormente Diminufram suas Notas para 8 7 4 2e0na AT Organograma 05 Estudantes que na AMCE Tiveram Notas 9 e posteriormente Mantiveram as suas Notas em 9 na AT Organograma 06 Estudantes que Aumentaram suas Notas Para 9 Entre as Duas Atividades Escolares Organograma 07 Estudantes que Diminu ram suas Notas Para 4 e 0 Entre as Duas Atividades Escolares Organograma 08 Estudantes que Permaneceram com as Notas Para 7 4 e O nas Duas Atividades Escolares Organograma 09 Estudantes que Aumentaram suas Notas Para 4 e 7 Entre as Duas Atividades Escolares 152 155 156 167 171 172 178 174 174 SUM RIO Cap Contexto e Organiza o do Estudo 1 1 O Ensino M dio no Brasil 1 2 Introdu o a Tem tica da Investiga o 1 3 Estrutura do Trabalho Cap Il Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendizagem de Ci ncias 2 1 Introdu o 2 2 Modelos 2 3 Modelagem 2 4 Modelos Computacionais Modelagem Computacional amp Softwares Ambientes de Modelagem Computacional na Educa o em Ci ncias 2 5 Simula es amp Visualiza es Computacionais Cap Ill Perspectivas do Atual Cen rio Sobre o uso do Computador no Processo de Ensino Aprendizagem de F sica 3 1 Introdu o 3 2 Categoriza o Descri o am
65. KURTZ DOS SANTOS THIELO amp KLEER 1997 amp ambiente SQRLab acr nimo de Semiquantitative Reasoning Laboratory est dispon vel no endere o sarlab modelab org Qualitativo WorldMaker OGBORN BOOHAN amp WRIGHT 1992 e LAW amp TAM 1998 amp ModeLab acr nimo de Modelling Laboratory 2D que est dispon vel no endere o modelab2 modelab org 37 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias em considera o o racioc nio empregado na constru o dos modelos nesses ambientes Para a inser o dos modelos computacionais e da modelagem computacional no contexto educacional atrav s desses softwares poss vel utilizar segundo Brand o 2012 duas propostas de atividades a partir dos ambientes de modelagem conforme apresentado no Quadro 02 Tais propostas s o definidas a partir de Camiletti 2001 Quadro 03 Propostas de Trabalho com os Ambientes de Modelagem Computacional no Contexto Escolar Classifica o Principais Caracter sticas O estudante levado a construir seu pr prio modelo a partir Atividade 3 f E de suas concep es sobre um fen meno ou sistema xpressiva CAMILETTI 2001 Es O estudante levado a explorar um modelo previamente Atividade z bis E Es constru do por um professor ou especialista sobre um xplorat ria determinado fen meno CAMILETTI 2001 Assim na literatura observam se tr s classifica es para os ambientes de modelag
66. Na tabela poss vel observar a partir da primeira e segunda coluna que as disciplinas envolvidas nessas atividades foram Matem tica Qu mica Hist ria amp F sica com os conte dos de Estat stica Velocidade das Rea es Qu micas Gr ficos amp Movimento das Cruzadas Eletricidade e Movimento dos Corpos respectivamente Na terceira coluna observam se os conceitos estudados a partir do desenvolvimento das atividades E por fim a quarta quinta sexta e s tima colunas t m se respectivamente os tipos de atividades de modelagem computacional realizadas as datas de realiza o os professores e as turmas envolvidas A implanta o de atividades escolares dessa natureza no Ensino M dio foi feita a partir de uma metodologia did tica previamente organizada denominada de M dulos Educacionais apresentada e discutida na pr xima se o A estrutura o dessa metodologia foi baseada na abordagem de conte dos espec ficos de ci ncias atrav s de simula es amp visualiza es computacionais 64 Cap tulo IV Concep o do Estudo ATIVIDADE ESTUDO PILOTO PESQUISA DESCRITIVA amp EXPLORAT RIA ATIVIDADE Il ATIVIDADE III MATEM TICA ABORDAGEM DISCIPLINAR NATUREZA EMP RICA ATIVIDADE COM FOCO QUANTITATIVO 2 PROFESSORES ENVOLVIDOS E PESQUISADOR ANALISE DESCRITIVA RESULTADOS APRIMORAMENTO DA METODOLOGIA POSSIBILIDADES E LIMITA ES METODOL GICAS QU MICA ABORDAGEM D
67. Nesse momento dar se nfase no primeiro aspecto levantado para que nos cap tulos subsequentes dessa investiga o possa se focar na segunda quest o ou seja como tal ferramental impacta sobre os processos de Ensino Aprendizagem dos alunos Assim na atual literatura especializada t m se que os modelos computacionais e a modelagem computacional aplicadas aprendizagem de t picos espec ficos em ci ncia pode ser feita a partir da utiliza o dos chamados Softwares Ambientes de Modelagem Computacional Uma poss vel classifica o para esses ambientes mostrada no Quadro 01 da pr xima p gina 36 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias Quadro 02 Classifica o e Principais Caracter sticas dos Ambientes de Modelagem Computacionais Classifica o Principais Caracter sticas S o ambientes com enfoque no c lculo de valores de Ambientes de SO pa a Dian vari veis dependentes atrav s de suas rela es alg bricas a ae MULINARI 2006 e tamb m denominados de ambientes de modelagem matem tica S o ambientes com enfoque no entendimento de rela es Ambientes de causais entre vari veis do sistema e a an lise da tend ncia do Modelagem efeito nessas rela es acr scimo e decr scimo mas n o Semiquantitativos no conhecimento dos valores num ricos das rela es alg bricas MARINS 2009 S o ambientes onde os modelos s o constru dos sem a Ambientes
68. Part cula com o Direcionador pressionado Clicar e arrastar Part cula para a c lula da direita na condi o inicial Clicar no Direcionador Adicionar uma Regra Adicionando a condi o da regra Para criar a regra arraste atores e cen rios Atores Particula Es l di o Parede mm Sem Ator V Qualquer Ator Passo 2 Muda a dire o de Part cula e Part cula www modelab org 13 ModeLab Modelling Laboratory 14 Clicar na op o Dire o de Part cula e Part cula Adicionar uma Regra Escolhendo o tipo de mudan a Escolha qual a modifica o na caracter stica do objeto Descri o gt gt gt ora o Dire es de Ator Principal e Ator Dire o de Particula Secund rio 2 Dire o de Particula E Dire o de Part cula e Part cula B Particula B Particula EB Particula e Particula Modeling Laboratory Passo 3 Trocar dire es Selecionar a op o dispon vel Adicionar uma Regra Escolhendo o efeito Y Escolha um efeito e teste o AMARO O IE Descri o Efeitos 7 dire rocar dire es leo Trocar dire es E Modelling Laboratory lt Voltar Avan ar gt Cancelar Ill Part cula rebate em Parede Passo 1 Part cula ao lado de Parede com o Direcionador pressionado Clicar e arrastar Parede para a c lula da direita na condi o inicial Clicar no Direcionador Adicionar uma Regra Adicionando a condi
69. Por fim a categoria IN3 uma nova estrutura nesse caso de resposta em branco 120 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Tabela 10 Analise das Atividades da Quarta Quest o do Roteiro de Atividades MODELOS COMPUTACIONAIS MOVIMENTO mmm ORDENADO GGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GOGGGG GGGGGGG Seceeeee ce ce seca caca ses GGGGGGGG C1 C2 O terceiro modelo computacional representado parcialmente na Figura Cl tamb m totalmente hipot tico pois no interior do fio met lico simulava se um nico el tron se movimentando de forma ordenada da esquerda para a direita A Figura C2 representa o Campo El trico E no fio met lico esse campo agora t m dire es e sentidos constantes MOVIMENTO mi ORDENADO ESSO O GOI O GOO OCS OG AGA OG GG GGOS CECECECE CC CEC CCC ec eee ee ce se ce ce ces es GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGEGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGEGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG 6 EECCECCESCCCCCSCCCCEC CCC CC ECC CCC CC ECCG CeCeCecececececec aeee ee ee ce seca ce ce ce des D1 D2 O quarto modelo computacional representado parcialmente na Figura D1 se aproxi
70. S o exemplos de tais programas o Maple programa o utiliza o de linguagens de programa o diversas planilhas eletr nicas programas gratuitos para c lculos num ricos de campos vetoriais softwares de analise de v deos anima es em linguagem Flash software Ansys CFX 12 1 de m todos de volumes finitos software StroboMovie de captura de frames de v deos no formato MPEG linguagem Actionscript e software MUFCosm constru do em Python Na perspectiva de uso de tal aporte computacional foram abordados conte dos referentes h teoria eletromagn tica f sica nuclear interfer ncia ondulat ria p ndulo simples movimento browniano hist ria da F sica mec nica dos flu dos movimento dos corpos sistema solar evolu o do universo entre outros Observou se ainda atividades interdisciplinares entre F sica Matem tica e Computa o em um dos artigos aqui analisados 52 Cap II Perspectivas do Atual Cen rio Sobre o Uso do Computador no Processo de Ensino Aprendizagem de F sica Em termos de resultados podem se destacar as novas possibilidades do uso do computador como instrumento pedag gico apresenta o dos resultados das simula es promovidas e suas interpreta es a partir de analises gr ficas resultados de estudos comparativos entre m todos anal ticos e num ricos para c lculos de capacit ncia for a el trica e fluxo el trico for as de campos el tricos avalia es dessas ferramentas com
71. Tabela 10 pois o primeiro automaticamente respondido pelo segundo e tamb m as representa es de campos desenvolvidas pelos educandos Tabela 10 a Assim observa se que com exce o de um nico estudante todas as categorias de respostas formuladas para essa quarta quest o os educandos responderam Sim para o primeiro questionamento Nesse sentido constata se mais uma vez que a quase totalidade dos alunos observaram atrav s das simula es amp visualiza es computacionais ou atrav s do fato dessa resposta n o poder ser negativa que existem campos el tricos no interior do fio independente de existir ou n o uma tens o estabelecida entre seus terminais Em rela o ao segundo questionamento um dos focos principais de analise poss vel perceber que as respostas dos setenta e cinco 75 estudantes puderam ser agrupadas agora em seis 6 categorias distintas denominadas de CO1 CO2 CO3 IN1 IN2 e IN3 respectivamente ou seja uma categoria a mais quando se compara com a Tabela 09 Nesse sentido importante destacar que as duas primeiras estruturas de respostas das duas tabelas possuem correspond ncia similar j a categoria CO3 e CO3 n o possuem essa mesma correspond ncia de similaridade sendo assim estruturas distintas Por outro lado as duas primeiras categorias dessa tabela consideradas incorretas ou inesperadas quais sejam IN1 e IN2 s o similares as IN1 e IN2 da Tabela 09
72. a primeira quest o do roteiro de atividades divida em duas partes A primeira mostra uma representa o visual e descri o sucinta dos dois primeiros modelos computacionais utilizados para que os estudantes formulassem respostas ap s simula es e visualiza es para as seguintes quest es Existem cargas el tricas no interior do fio met lico Por que essas cargas n o formam uma corrente el trica A segunda parte da tabela mostra uma organiza o por categorias de respostas dadas pelos alunos aos questionamentos supramencionados e tamb m suas respectivas frequ ncias de ocorr ncia e porcentagens Nessa tabela cada aluno representado pelo s mbolo e com j sendo n meros inteiros que variam de 1 a 75 importante destacar que o foco principal dessa parte das analises dos dados o segundo questionamento uma vez que o primeiro automaticamente respondido pelo segundo Contudo sua 89 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do formula o foi feita no sentido de alertar os educandos que independente de existir ou n o corrente el trica em um condutor met lico os el trons est o presentes no seu interior e na sua superf cie Pode se ressaltar tamb m que a Tabela 06 apresentada tamb m nessa sess o possui a mesma metodologia de apresenta o de dados Por outro lado a Tabela 07 constru da a partir da primeira quest o item a da A
73. ambiente de estimulo motiva o e envolvimento no processo de ensino aprendizagem fazendo com que os alunos participem ativamente da aquisi o de informa es e constru o do conhecimento E um ponto positivo percebido com tais ferramentas que despertou um maior interesse pelas aulas de F sica na vis o de 95 dos alunos HECKLER et al 2007 p 273 Contudo os autores advertem para o fato de que o trabalho com o computador e as simula es computacionais tem suas limita es como recurso did tico destacadas por ele a partir das suas observa es e dos relatos dos alunos como sendo Facilidade de distra o Al m do forte apelo apresentado pelas imagens m veis de certa maneira desestimular a leitura dos textos explicativos levando os alunos a ficarem apenas observando as imagens e as simula es no material tamb m existe a grande possibilidade de eles desviarem totalmente sua aten o do assunto da aula para utilizarem outros recursos disponibilizados pelo computador e que podem ser mais atraentes do que a aula HECKLER et at 2007 p 273 Assim a visualiza o din mica que a modelagem computacional oferece pode tamb m se constituir em uma caracter stica negativa Nesse sentido cabe preponderantemente ao professor levar os alunos a engajarem se nas atividades para que as anima es simula es e visualiza es din micas n o superem a dimens o educacional das atividades escolares Por outro lad
74. apenas um dos estudantes n o valida para tais alunos Mesmo para os outros 11 educandos quais sejam 4 8 10 12 28 38 37 38 39 45 55 a hip tese levantada na se o s poderia ser aceita se o outro aluno da dupla tiver uma nota alta como por exemplo 7 8 e 9 Nesse sentido o que se observa dentro desse subgrupo de 11 alunos s o que os seus parceiros obtiveram notas iguais a 4 7 9 7 9 9 9 4 9 9e4 respectivamente Assim temos que tal hip tese s pode explicar um decr scimo t o acentuado de notas apenas para os estudantes 8 10 12 28 33 37 39 e 45 cujos parceiros obtiveram notas altas nesse caso 7 ou 9 Para os alunos 4 38 e 55 tal hip tese tamb m n o satisfat ria pois para esses estudantes foi observado tamb m um decr scimo acentuado na nota de seus parceiros de dupla nesse caso cinco 5 pontos ou seja de 9 para 4 Do que foi analisado at o momento para esses vinte e cinco 25 alunos constatamos que a nossa hip tese inicial s pode explicar o decr scimo acentuado de notas para oito 8 deles ou seja aproximadamente 1 3 desse total para os outros 2 3 a nossa hip tese inicial n o pode ser v lida 169 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do Para esses dois ter os 2 3 de alunos pode se tentar explicar essa queda acentuada de desempenho por exemplo a partir Magalh es et al 2002 qu
75. aplica o Sem Nome 1 An lises E Tese E Tese E este H ete r a S a DA ASS L As Roi on Za 28 h34 HBSI gt Figura 24 Gr ficos de v rias simula es e Zoom Permite fazer um zoom no Gr fico para analisar seu comportamento em escalas menores e Barra de Ferramentas Mostrada na Figura 25 nela poss vel realizar diversas opera es relacionadas ao gr fico da simula o Limpa o gr fico Exporta imagem do Gr fico Edita Item de An lise RE e Exporta dados da simula o 1 o Adiciona Item de ran Mostra esconde grade Remove Item de An lise Enquadra o Gr fico Figura 25 Barra de ferramentas do gr fico Onde Adiciona Item de An lise Ao clicar neste bot o surge a janela mostrada na Figura 27 onde poss vel estabelecer um Item de An lise sobre a simula o do modelo Para cri lo basta arrastar um Ator e um Cen rio para o local Item de An lise mostrado na Figura 26 Um exemplo de cria o de item de an lise seria 1 Clicar no Ator Coelho e arrast lo at o local especificado 2 Clicar em Qualquer Cen rio e tamb m arrast lo para o local especificado www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 21 Editar um Item de An lise Editando um Item de An lise Para editar um Item de An lise arraste atores e cen rios Figura 26 Janela de cria o dos Itens de An lise Esse procedimento cria um Item de An lise que conta quantos
76. arquivo em seu computador e logo ap s d um duplo clique no instalador baixado e clique em executar Escolha a linguagem clique em avan ar clique na op o Eu aceito os termos do Contrato e clique em Avan ar Para cadastrar o Nome do Usu rio e a Empresa v ao e mail cadastrado onde voc j ter recebido um e mail da Equipe ModeLab Abra o e mail e obtenha as informa es referentes a Nome de Usu rio Empresa e serial para instala o do ModeLab Caso n o tenha cadastrado nenhuma Empresa preencha com a op o N A Clique em avan ar e no seu e mail obtenha o serial para instala o Clique em avan ar Escolha ou n o a op o de ter um atalho na rea de trabalho e clique em Instalar Por fim clique em Concluir 2 Conhecendo o ModeLab Ao abrir sua vers o do ModeLab clique na op o Arquivo gt Novo no Menu e preencha as informa es na janela Propriedades do Mundo para identificar o modelo que ser criado Com isso o ambiente ficar com a apar ncia igual ao da Figura 1 Assim como algumas ferramentas do Windows o Ambiente de Modelagem Comptacional Qualitativo ModeLab possui a op o Maximizar e voc pode Maximizar as duas janelas clicando na op o Maximizar Janela mostrada abaixo ModeLab Modelling Laboratory Arquivo Exibir Janela Ajuda Editor de Atores Cen rios Atores Sem Nome 1 gt Apagador Qi gt Dire es 1 BJ SIS
77. aspectos relevantes sobre a produ o de conhecimento nesse campo de pesquisa e assim levar a um melhor direcionamento de a es presentes e futuras nesses contextos de investiga o Em linhas gerias poss vel observar que as pesquisas da rea se diluem ao longo do tempo Excetuando se os anos de 2002 e 2012 com doze 55 Cap III Perspectivas do Atual Cen rio Sobre o Uso do Computador no Processo de Ensino Aprendizagem de F sica 12 e dezenove 19 publica es em edi es especiais voltadas especificamente para a tem tica dos computadores e seus ferramentais no contexto educacional na Revista Brasileira de Ensino de F sica e Caderno Brasileiro de Ensino de F sica respectivamente a m dia de trabalhos acad micos publicados em peri dicos de aproximadamente 2 84 artigo ano um n mero relativamente baixo Dentro desse contexto observa se que existe uma grande demanda por trabalhos acad micos nesse campo de investiga o Tais pesquisas s o de fundamental import ncia pois a partir delas que s o delineados com maior clareza e exatid o aspectos de cunho te ricos e metodol gicos para que assim possam ser consolidados de forma mais efetiva o uso de tais tecnologias nos v rios contextos educacionais poss veis Analisando o gr fico a partir das classifica es dos artigos pode se observar em primeiro lugar que em rela o Categoria 1 Cor preta houve uma distribui o aproximadamente
78. campo possui dire es e sentidos iguais Como em cada ponto do condutor met lico o campo tem a mesma dire o e sentido ele faz com que as cargas se desloquem sempre na mesma dire o nesse caso da esquerda para a direita no sentido contr rio ao campo ESSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSESSSSSSS GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GCGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GSSSSS GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GSSSSSS ESSSSSSSSCESSSSSSSSSCSSSSSESSESSS GGGGGGG GCGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG CCGCCGCGCCGGCGGGGGGGCGGCEGGGCGGCGGGGCEGCCGGG Representa o do Campo El trico Ap ndice B Roteiro de Atividades Sobre o Tema Correntes El tricas 5 Agora vamos calcular o valor da corrente el trica m dia que passou pelo fio met lico na ltima simula o usando para isso a tabela abaixo a equa o 1 da primeira p gina desse roteiro e lembrando que 1 el tron 1 6 x 10 C TABELA 01 N mero M dio de El trons em 10 dez segundos de Simula o Tabela Para o C lculo da Corrente M dia no Fio Met lico Tempo s N mero de El trons 0 42 43 42 44 42 41 42 44 40 40 SOJOINIJDOJEjWOIN A partir
79. configura e desordenadas Categoria de respostas relacionadas s configura e CO2 desordenadas do campo el trico no condutor met lico ressaltandl que tais configura es n o formam uma corrente el trica Categoria de respostas relacionadas aos movimentos desordenado i dos el trons justificando o a partir do campo el trico no condutor Categoria de respostas relacionadas apenas as movimenta es do IN1 el trons n o justificando tal movimenta o a partir do camp el trico ou das configura es dos mesmos _ Categoria de respostas relacionada a erros conceituais TOTAL 75 Tabela 10 Porque esse campo agora faz com que as cargas se desloquem sempre para o mesmo lado Categoria de respostas relacionadas apenas a configura o dos campos el tricos no condutor met lico nesse caso configura es 52 ordenadas 51 11 co2 campo el trico no condutor met lico ressaltando que 10 configura es formam uma corrente el trica 1 Categoria de respostas relacionadas apenas as movimenta es dos el trons n o justificando tal movimenta o a partir do camp 7 el trico ou das configura es dos mesmos j Categoria de respostas relacionada a erros conceituais 4 _ Categorias de respostas em branco 1 Tabela 11 Qual a diferen a em rela o CONFIGURA O DO CAMPO ELETRICO no fio ligado a bateria quando comparado ao fio
80. de Simula es e Produ o de Dados no Computador 8 2 1 Analises do Quarto Bloco de Dados Escala 134 142 142 142 144 145 150 152 155 156 157 157 157 158 Num rica amp Tabela Cruzada de Notas de Desempenho 8 2 2 Explicita o dos Estudantes a partir de Diagramas de Notas de Desempenho 8 2 2 1 Explicita o dos Estudantes a partir de Organogramas de Notas de Desempenho Educandos que Diminu ram suas Notas de Desempenho a Partir da Nota M xima 43 37 71 Explicita o dos Estudantes a partir de Organogramas de Notas de Desempenho Educandos que Mantiveram suas Notas no Valor M ximo 35 30 70 Explicita o dos Estudantes a partir de Organogramas de Notas de Desempenho Educandos que Aumentaram suas Notas para o Valor M ximo 18 15 78 Explicita o dos Estudantes a partir de Organogramas de Notas de Desempenho Educandos que Tiveram Varia es Diversas nas Notas de Desempenho 18 15 78 Cap IX Conclus es Finais 9 1 Introdu o 9 2 Como caracterizar o desempenho dos estudantes sobre a defini o cient fica de corrente el trica em um condutor met lico atrav s das visualiza es dos modelos computacionais utilizados no Estudo IV 9 3 Como caracterizar o desempenho dos educandos sobre as configura es dos campos el tricos no interior de um condutor met lico atrav s de visualiza es de modelos computacionais util
81. de Cria o de Modelo Este exemplo visa explicar passo a passo os procedimentos necess rios para a cria o de modelos no ModeLab Vale lembrar que antes de construir um modelo neste ambiente adequado refletir sobre sua estrutura e a possibilidade de represent lo na forma de objetos e eventos Assim a constru o do modelo no papel antes de sua implementa o no ambiente computacional pode levar a constru o de um modelo mais pr ximo do sistema real o qual ele representa 2 3 1 G s confinado em um recipiente 2 3 1 1 Cria o do Modelo No ModeLab o estudo da difus o dos gases pode ser realizado atrav s de um modelo bem simples Com este modelo poss vel observar as part culas do g s se movendo e ocupando homogeneamente o recipiente depois de um determinado tempo Assim o modelo G s Recipiente possui as seguintes caracter sticas e Sistema G s confinado em um recipiente e Descri o As part culas de um g s se movem aleatoriamente e colidem entre si e com as paredes do recipiente www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 8 e Atores Part cula Parede do recipiente e Cen rios Nenhum e Eventos 1 Part cula se move aleatoriamente 2 Part cula rebate em Part cula 3 Part cula rebate em Parede O pr ximo passo a implementa o do modelo no ambiente ModeLab para isso como sua vers o do ModeLab j est aberta Agora v ao menu Arquivo gt Salvar e salve o arqui
82. de especifica o de vari veis rela es alg bricas ou Modelagem quantidades mas pela especifica o dos seus constituintes Qualitativos b sicos e das regras que determinam seus comportamentos FEHSENFELD 2010 Esses ambientes consistem em softwares ferramentas computacionais que proporcionam aos estudantes a constru o de modelos computacionais a partir de suas pr prias concep es sobre um determinado fen meno estudado ou mesmo a explora o de modelos computacionais j constru dos por especialistas sobre esses mesmos fen menos Assim tais ferramentas computacionais est o inseridas em uma proposta educacional para sua infus o em atividades de conte do espec fico Ferracioli et al 2012 Assim dentro do cen rio dos modelos computacionais e da modelagem computacional uma poss vel classifica o dos Softwares Ambientes de Modelagem Computaciona segundo alguns autores formulada levando se Alguns exemplos desses ambientes s o Quantitativos STELLA acr nimo de Structural Thinking Experimental Learning Laboratory with Animation cuja tradu o livre para o Portugu s Laborat rio de Aprendizagem Experimental com Anima o baseado no Pensamento Sist mico amp o ambiente Vensim Semiquantitativo WLinklt SAMPAIO 1996 que foi baseado no Ambiente IQON KURTZ DOS SANTOS 1992 KURTZ DOS SANTOS amp OGBORN 1994 para o qual foi desenvolvida a vers o implementada denominada Ambiente VISQ
83. de experi ncias reais em laborat rios ou salas de aulas para o ou desenvolvimento de atividades de Ensino Aprendizagem de conte dos 2 95 espec ficos de Sa es Artigos que s o exemplares de discuss es te ricas ou de revis o de 11 6 literatura a cerca do uso do computador e suas tecnologias no sentido lato ou no contexto de ensino aprendizagem da F sica ll 16 18 Artigos que s o exemplares de aplica es do uso do computador e suas 3 7 tecnologias no sentido lato em cursos de forma o de professores de ou a 4 42 68 TOTAL ou 100 Como pode ser observado os artigos acad micos foram classificados em sete 7 categorias vinte 20 na categoria 1 treze 13 na categoria 2 seis 6 na categoria 3 treze 13 na categoria 4 dois 2 na categoria 5 onze 11 na categoria 6 amp por fim tr s 3 na categoria 7 perfazendo assim o total de sessenta e oito 68 artigos revisados Nas p ginas seguintes s o descritos e analisados os principais aspectos desses trabalhos 49 Cap III Perspectivas do Atual Cen rio Sobre o Uso do Computador no Processo de Ensino Aprendizagem de F sica Categoria 1 Como ponto de partida pode se destacar que v rios trabalhos dessa categoria prop em entre outras coisas a utiliza o de conceitos teorias tais como princ pios de sistemas de Forrester estrat gias de conflitos cognitivos de Posner teoria sociointeracionista de Vygotsky com nfase curricu
84. de notas foi poss vel construir a Tabela 14 da pr xima p gina que cruza as notas de Desempenho e suas respectivas frequ ncias de ocorr ncia permitindo assim visualizar simultaneamente os valores dessas vari veis nas duas atividades escolares O diagrama permite ainda observar todas as varia es de Desempenho e frequ ncias das notas para todos os 75 estudantes dessa investiga o Como pode ser observado na Tabela 14 tal ferramental de analise possui quatro eixos dois pretos e dois verdes Os eixos em preto vertical esquerda e horizontal inferior representam as notas de Desempenho na Atividade com Modelagem Computacional Expositiva AMCE e na Avalia o Trimestral AT respectivamente Nessa mesma perspectiva os eixos em verde vertical direita e horizontal superior representam as Frequ ncias das Notas na AMCE e na AT respectivamente Por fim pode se observar que o diagrama dividido em tr s partes ou cores vermelho amarelo e azul Essas cores representam respectivamente os alunos que diminu ram mantiveram ou aumentaram seus desempenhos de uma atividade escolar para outra Dessa forma por exemplo na terceira linha de baixo para cima se encontram tr s 3 alunos eixo verde vertical que obtiveram uma nota de Desempenho igual a dois 2 na AMCE eixo preto tamb m na vertical Considerando se agora o eixo preto na horizontal pode se observar que desses tr s 3 estudantes dois 2 diminu ram suas notas par
85. de respostas utilizadas na avalia o trimestral por esses estudantes foram IN1 IN2 IN3 IN4 e IN5 respectivamente Cabe destacar tamb m que os s mbolos e m e 0 mj Oj Ajrepresentam um dos os setenta e cinco 75 estudantes investigados nessa pesquisa Para se observar quais representa es os estudantes fizeram para as configura es dos campos el tricos durante as atividades com modelagem 135 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do computacional organizou se uma metodologia de n meros posicionais sobrescritos nos s mbolos representativos dos educandos assim no diagrama os n meros 1 2 3 e 4 localizados no canto superior esquerdo e na primeira posi o caracterizam as categorias de representa o CO12 CO2 IN1 e IN2 2 respectivamente Por outro lado os n meros 1 2 3 4 e 5 sobrescrito no canto superior esquerdo e na segunda posi o do s mbolo caracterizam as categorias de representa o CO1 2 CO2 IN1 3 IN2 e IN3 respectivamente Por fim esses dois n meros ser o escritos dentro de colchetes e separados por uma v rgula Para ilustrar tais situa es suponha que no Diagrama 02 exista o s mbolo ess Tal simbologia indica que na avalia o trimestral o aluno respondeu corretamente a quest o 01 item b cor preta a sua resposta est completa ou seja diferenciando os fios met licos com
86. de tudo salve o arquivo e d um nome que lembre o modelo Agora insira os objetos no modelo lembrando do processo anterior Caso n o existam imagens que representem os objetos a serem selecionados poss vel desenh las atrav s da ferramenta de desenho indicada na Figura 8 Ap s a cria o dos objetos passa se cria o das regras Assim as regras para este modelo s o descritas na sequ ncia abaixo www modelab org ModeLab Modelling Laboratory I gua na superf cie do lago evapora Passo 1 Agua do lago ao lado de local vazio Clicar e arrastar Sem Ator para a c lula direita na condi o inicial Adicionar uma Regra Adicionando a condi o da regra Para criar a regra arraste atores e cen rios AMMAL ARO O Atores Cen rios Vapor de gua e Nuvem M Lago Sae Sem Cen rio Sem Ator ES sy Qualqu V Qualquer Ator Limpar Passo 2 Muda local vazio Clicar na op o Criar atores Adicionar uma Regra Escolhendo o tipo de mudan a Escolha qual a modifica o na caracter stica do objeto Descri o Mudan as E3 Criar tores A Lago IB Lago e Sem Ator Posi o do Ator Criar Atores lt Voltar Avan ar gt Cancelar Passo 3 Sem ator se torna Vapor d gua Clicar em Criar novo e arrastar o ator Vapor de gua para a c lula ao lado de Agua do lago Adicionar uma Regra Escolhendo o efeito Escolha um efeito e teste o Efeitos Atores My
87. dia dos autom veis do modelo a saber soma dos tempos m dios das cinco simula es realizadas por eles c lculo do tempo m dio uso da equa o da velocidade m dia para finalmente se obter a velocidade m dia de cada um dos m veis importante destacar que na AMCE noventa 90 alunos ou 78 94 deles efetuaram a maior parte dos c lculos de forma satisfat ria alcan ando altas notas a saber setenta e oito 78 dois 2 oito 8 e dois 2 estudantes tiveram o desempenho de 9 8 7 e 6 respectivamente Para os outros vinte e quatro 24 educandos aproximadamente 21 06 deles tais notas variaram entre 4 e zero 0 Vide Diagrama 05 Para vinte e dois 22 desses vinte e quatro 24 alunos pode se concluir que nessa primeira parte da atividade escolar o desenvolvimento quantitativo das atividades n o incluiu o c lculo da velocidade m dia pois apenas dois 2 deles tiveram 3 como nota ou seja um tempo m dio e uma velocidade m dia calculada de forma correta Os desempenhos relacionados s notas 0 1 2 e 4 186 Cap tulo IX Conclus es Finais correspondem a nenhum c lculo correto ou somente c lculos de tempos m dios respectivamente Assim nas atividades baseadas em simula es com uso de dados num ricos gerados pelo modelo computacional nota se que os educandos conseguiram desenvolver de forma satisfat ria ou esperada com mais de 2 3 de sua totalidade todas ou a maior parte dos os procedimentos matem
88. diversas atividades humanas O processo de modelagem pode abranger desde um simples jogo ou brinquedo l dico como p r exemplo um quebra cabe a em que as crian as montam figuras pe a por pe a at uma constru o abstrata e sofisticada do pensamento humano que se manifesta na sua forma mais precisa atrav s do pensamento cient fico Um exemplo dessa constru o abstrata a geometria de Euclides ou geometria euclidiana que baseada em cinco axiomas e alguns objetos matem ticos tais como ponto reta e ngulo Apesar de toda a variedade e aplicabilidade dos modelos e do processo de modelagem pode se destacar segundo Ogborn amp Miller 1994 pelo menos tr s caracter sticas comuns a todos os modelos s o elas 7 uma coisa usada no lugar de outra 2 simplifica o e idealiza o dos recursos de modelagem e por fim 3 tend ncia de usar os recursos de modelagem para os nossos pr prios objetivos A primeira caracter stica apontada pelos autores pode ser entendida a partir de uma melhor analise da frase Uma coisa o modelo usada no lugar de outra mundo que nos cerca Assim a modelagem faz o uso de uma gama de objetos vari veis rela es e eventos com a finalidade de representar sistemas e ou processos do mundo ao nosso redor Z A segunda caracter stica a simplifica o e a idealiza o dos recursos de modelagem Toda a atividade de modelagem seja ela l dica ou n o faz o uso de simplifica
89. e 7 Observando se o conjunto de toda a an lise descrita tem se que para os tr s grupos de alunos a saber os que diminu ram mantiveram ou aumentaram suas notas de Desempenhos entre as duas atividades escolares existem tr s tend ncias de varia es de desempenhos predominantes s o elas a diminuir as notas a partir de 9 com 43 37 7 alunos b mante las em 9 com 35 30 7 alunos e c aumenta la para 9 com 18 15 8 estudantes Assim esses n meros totalizam 96 alunos 84 2 Do restante de estudantes apenas 18 15 8 alunos n o foram inseridos em nenhuma dessas tr s tend ncias predominantes por apresentarem flutua es de notas de Desempenho diversas V CONSIDERA ES FINAIS Articulando a an lise dos dados feita na se o anterior com alguns dos resultados da literatura discutidos na se o II c ser feito aqui algumas pondera es finais sobre como o uso da modelagem computacional pode ser paulatinamente incorporada no cotidiano das salas de aulas Nessa perspectiva em primeiro lugar Fiolhais amp Trindade 2003 destacam que o uso do computador para estudos de t picos espec ficos de F sica pode diversificar as estrat gias did ticas para os professores bem como gerar novas possibilidades de aprendizado para os alunos Portanto no estudo aqui apresentado foi poss vel observar que na AMCE o professor e os alunos assumiram no processo de desenvolvimento dessa atividade fun es papeis
90. e idealiza es do que se est modelando at que por fim seja atingido um objetivo final que beneficie a ci ncia nesse caso uma dedu o matem tica a constru o de uma estrutura em engenharia a formula o de uma teoria que explique processos naturais dentre outras possibilidades importante destacar ainda que o processo de modelar da ci ncia aprimora o fazer cient fico em um constante elo de retroalimenta o MODELAGEM Usam se Usam se Representa es X Simplifica es Processo de Constru o dos MODELOS REPRESENTA ES MODELOS IREPRESENTA ES ABSTRATAS CONCRETAS Proporcionar Algum Benef cio Figura 01 Ilustra o do Processo de Modelagem Science is a representation of the patterns and processes of the world both natural and social The means by which we represent the world to ourselves are quite various including linguistic abstract symbolic and iconic pictorial ways of representing 31 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias Assim para uma melhor compreens o te rica e tamb m de aplicabilidade desse conceito dentro do cen rio dessa investiga o entender se aqui a modelagem como a atividade humana de construir modelos concretos ou abstratos utilizando para tal recursos de representa o e simplifica o diversos com o objetivo de alcan ar algum benef cio espec fico seja ele qual for Tal defini o ilustrada na Figura 01 da
91. e na Terceira Ponte Dessa forma em nosso dia a dia precisamos nos preocupar com quest es pr ticas tais como 1 Qual dos meios de transporte apresentados nessa atividade se mostrar mais eficiente para atravessar um trecho urbano em um intervalo de tempo menor 2 Ter um carro ou uma moto potente garante um deslocamento r pido Ap ndice D Roteiro de Atividades Sobre o Tema Movimento dos Corpos Assim o problema do transporte acima de tudo social Por m para enfrentarmos diariamente esses problemas necess rio entendermos conceitos da F sica tais como deslocamento velocidade instant nea e velocidade m dia Nessa atividade vamos explorar o modelo apresentado no computador para entender esses conceitos e assim propormos solu es eficazes para as quest es acima 4 Explorando o Modelo Com base na leitura do texto da p gina anterior e nas simula es que ser o feitas na tela do seu computador siga as instru es abaixo fazendo as atividades de cada um dos passos de explora o do modelo 1 Passo Defina o Tema a ser estudado marcando apenas uma op o abaixo Movimento Acelerado Movimento Retardado x Movimento Retil neo dos Corpos Movimento Retil neo Uniformemente Variado Movimento Browniano 2 Passo Defina o Conceito a ser estudado marcando apenas uma op o abaixo Acelera o x Velocidade M dia Tempo Dist ncia Deslocamento xw no No a
92. e negativo ou ainda o pr prio campo n o tem movimento uniforme s o movimentos aleat rios 116 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Dessa forma um total de dez 10 educandos responderam incorretamente ao segundo questionamento da quest o 02 do roteiro de atividade ou seja aproximadamente 13 33 importante destacar que nesses dois primeiros modelos as din micas simulam representa es apenas dos movimentos desordenados dos el trons e as respectivas configura es est ticas dos campos el tricos no interior do condutor met lico que n o est sujeito a uma DDP Nesse sentido essa pequena parte dos educandos parecem n o ter conseguido descrever e ou interpretar de forma satisfat ria esses modelos computacionais e essas duas ltimas categorias de respostas podem ser classificadas como incorretas inesperadas ou insatisfat rias Ap s os estudantes responderem aos dois questionamentos era pedido na pr pria quest o 02 do roteiro de atividades que eles representassem as configura es dos campos el tricos observadas por eles durante as simula es e visualiza es dos modelos computacionais Tais representa es est o explicitadas na Tabela 09 a da pr xima p gina juntamente com suas respectivas frequ ncias e porcentagens de ocorr ncias z Na tabela da pr xima p gina poss vel perceber que as representa es desenhos
93. e uniformes dos campos el tricos no interior do fio Dessa forma um total de sessenta e tr s 63 educandos responderam corretamente os dois primeiros questionamentos da quest o 04 do roteiro de atividade ou seja 84 Por outro lado na categoria IN1 as respostas foram estruturadas novamente sem levar em considera o as configura es dos campos el tricos ou sequer menciona los enfatizando de forma correta apenas a movimenta es observadas para as cargas ou seja respondendo que os el trons tem um movimento para a mesma dire o ou seja movimento ordenado se deslocam para a mesma dire o formando uma corrente el trica dentre outras respostas Tal estrutura de resposta foi formulada por sete 7 estudantes ou seja aproximadamente 9 34 deles Apesar das respostas mais uma vez estarem corretas no que concerne movimenta o das part culas elas n o est o direcionadas para a descri o das caracter sticas dos campos el tricos Tal estrutura de resposta similar categoria IN1 As categorias IN2 e IN3 re nem respectivamente justificativas que parecem n o estarem pautadas nas observa es das din micas dos dois ltimos modelos computacionais simulados e visualizados e tamb m respostas 123 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do em branco Para essas categorias de respostas existe um total de cinco 5 alunos
94. e visualiza es para os seguintes questionamentos Existem cargas el tricas no interior do fio met lico Porque essas cargas agora conseguem formar uma corrente el trica Mas uma vez o foco de analise dessa tabela o segundo questionamento pois o primeiro automaticamente respondido pelo segundo Assim observa se novamente que em todas as categorias de respostas formuladas para essa terceira quest o os estudantes responderam Sim para o primeiro questionamento Nesse sentido constata se mais uma vez que os alunos observaram atrav s das simula es amp visualiza es computacionais ou atrav s do fato dessa resposta n o poder ser negativa que os el trons existem no interior do fio quando este percorrido por uma corrente el trica Em rela o ao segundo questionamento foco principal da analise poss vel perceber que as respostas dos setenta e cinco 75 estudantes puderam ser agrupadas agora em sete 7 categorias distintas 93 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Tabela 06 Analise das Atividades da Terceira Quest o do Roteiro de Atividades MODELOS COMPUTACIONAIS MOVIMENTO mi ORDENADO C1 ESSES SESSSCCSCSSSSESCSCSSSSSSSSSSESSSSSS GGG G GGG 6 GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG C2 O terceiro modelo computacional representado parcialmente na Figura C
95. efeito e teste o NOAH VRANA A Descri o Efeitos ge Pula Para Pular Para lt Voltar Avan ar gt Cancelar H Vapor de gua desaparece nas nuvens Passo 1 Vapor de gua sobre Nuvem Clicar e arrastar Nuvem para a c lula onde est Vapor de gua Adicionar uma Regra Adicionando a condi o da regra Para criar a regra arraste atores e cen rios O Atores Cen rios Vapor de gua Nuvem EH Lago Condi o Sem Cen rio Sem Ator ke4 X Qualqu ti Qualquer Ator Limpar www modelab org 28 ModeLab Modelling Laboratory 29 Passo 2 Muda Vapor de gua Clicar na op o Vapor de gua para modific lo Adicionar uma Regra Escolhendo o tipo de mudan a Escolha qual a modifica o na caracter stica do objeto R Descri o bn Ator Principal Dire o de Vapor de agua L Nuvem Vapor de agua B Vapor de agua e Nuvem lt Voltar Bvan ar gt Cancelar Passo 3 Vapor de gua se torna sem ator Clicar e arrastar Sem ator para a c lula onde est Vapor de gua Adicionar uma Regra Escolhendo o efeito Escolha um efeito e teste o ANITA A VA TR Atores Cen rios Vapor de gua Nuvem E Lago Sem Cen rio Limpar lt Voltar Avan ar gt Cancelar Mais uma vez foram criadas 3 regras uma de movimento uma de cria o e uma de modifica o Ap s a cria o dessas regras fa a um desenho na grade como o mostrad
96. eles podem suportar A simula o pode ser classificada como modelos com regras pr definidas de atua o e intera o entre os objetos que abrangem As simula es podem ser utilizadas para apoiar atividades explorat rias de aprendizagem em que os alunos podem explorar a simula o atrav s da manipula o das vari veis ou par metros fornecidos mas n o das teorias e normas de funcionamento dos modelos Em contraste a modelagem proporciona aos alunos uma maior flexibilidade para modificar os modelos ou at mesmo construir seus pr prios modelos criando objetos e definindo as regras de intera o Portanto modelagem alarga o mbito da aprendizagem a partir explorat ria para abranger atividades mais expressivas LI LAW amp LUI 2006 p 406 nossa tradu o Simulation and modelling are often used interchangeably in the literature In this paper we wake a clear demarcation of the two based upon the nature of the activities that they can support Simulation can be classified as models with pre defined rules of operation and interaction among objects they encompass Simulations can be used to support exploratory learning actives in which students can explore the simulation by manipulating the variables or parameters provided but not the underlying theories and rules of operation In contrast modelling environments provide students with a greater flexibility to modify models or even construct their own models by creating objects a
97. es de Campos El tricos em um Condutor Met lico com e sem Tens o nas Atividades com Modelagem Computacional e tamb m na Avalia o Trimestral Cap VII An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Quantitatva do Conte do 7 1 Introdu o 7 2 Aspectos Te ricos das Analises de Dados Quantitativos em Estat stica 7 3 An lises dos Dados Referentes ao C lculo de Corrente El trica M dia em um Condutor Met lico a Partir de Simula es e Produ o de Dados no Computador 7 3 1 Analises do Terceiro Bloco de Dados Escala Num rica amp Tabela Cruzada de Notas de Desempenho 7 3 2 Explicita o dos Estudantes a partir de Diagramas de Notas de Desempenho 7 3 2 1 Explicita o dos Estudantes a partir de Organogramas de Notas de Desempenho Educandos que Diminu ram suas Notas a Partir da Nota M xima 59 76 66 7 3 2 2 Explicia o dos Estudantes a partir de Organogramas de Notas de Desempenho Educandos que Mantiveram suas Notas no Valor M ximo 11 14 67 7 3 2 3 Explicita o dos Estudantes a partir de Organogramas de Notas de Desempenho Educandos que Tiveram Varia es Diversas nas Notas de Desempenho 5 6 67 Cap VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do 8 1 Introdu o 8 2 An lises dos Dados Referentes ao C lculo da Velocidade M dia de Tr s M veis a Partir
98. estudado a olho nu Exemplos simples no curr culo formal de ci ncia s o uma solu o de um produto qu mico puro um disco que se move sobre um trilho de ar uma sec o transversal de uma folha H toda uma prepara o ou experimenta o em que alguns aspectos O N vel de um fen meno natural s o separados do todo para fins de estudo Assim um produto qu mico puro foi historicamente separado da mistura complexa onde ocorre naturalmente um disco um objeto que foi amplamente liberado da situa o do atrito uma folha retirada de uma planta t pica de uma dada fam lia de plantas O n vel macrosc pico portanto uma representa o de um peda o da experi ncia do mundo que a ci ncia capaz de explorar de forma conveniente Este n vel composto por representa es microsc picas das entidades inferidas no n vel macrosc pico dando origem s propriedades que exibe O N vel Sub Assim mol culas e ons s o usados para explicar as propriedades de Microsc pico solu es puras Os lubrificantes s o usados para explicar o movimento de um objeto como um disco As c lulas s o usadas para explicar a estrutura de uma folha Este n vel constitu do por quaisquer abstra es utilizadas para representar cada item no n vel Sub Microsc pico Estas abstra es s o usados como taquigrafia para as entidades desse n vel e s o tamb m usados para O N vel mostrar quantitativamente a quantidade de cada tipo de it
99. foram mantidas em 7 4 e O Na regi o inferior do diagrama da Figura 03 tem se o grupo de 23 alunos que aumentaram as notas de seus Desempenhos entre as duas atividades Assim para esse grupo existem 02 alunos que aumentaram suas notas de 8 para 9 06 educandos que aumentaram suas notas de 7 para 9 e 01 aluno que aumentou a sua nota de 6 para 9 Observa se que para esses 09 estudantes que aumentaram suas notas o desenvolvimento quantitativo dos c lculos da M dia Simples e Velocidade M dia foi quase integral na AMCE e integral na AT Para os 14 estudantes restantes verifica se que 09 deles aumentaram suas notas a partir de 4 ou seja na AMCE esses alunos desenvolveram apenas os c lculos de M dia Simples dos tempos de forma correta j na AT 02 deles desenvolveram tanto os c lculos de M dia Simples de tempos quanto parte dos c lculos de Velocidade M dia corretamente ficando dessa forma com a nota 7 Por outro lado 07 desses nove alunos aumentaram suas notas de Desempenho para 9 Para os ltimos 05 estudantes resultou que 01 aumentou sua nota de 3 para 9 02 aumentaram de 2 para 4 01 aumentou de 2 para 9 e por fim 01 aumentou de O para 4 E poss vel ainda observar que dos 23 estudantes que tiveram aumento no seu desempenho 18 deles aumentaram para a nota m xima 9 Sendo assim observa se uma tend ncia predominante de aumento para a nota m xima Os outros 05 aumentaram respectivamente suas notas para 4
100. foram constru das para se abordar o conte do em duas perspectivas a primeira qualitativa feita atrav s da observa o da din mica dos modelos pelos alunos sem se preocupar com rela es matem ticas ou a proporcionalidade entre vari veis estudo descritivo e ou explicativo do modelo A segunda abordagem foi quantitativa atrav s da equa o im gia AQ At No roteiro sobre velocidade m dia as quest es tiveram car ter apenas quantitativo explorado atrav s do uso de equa es vari veis e n meros estudo matem tico do modelo mais especificamente atrav s da equa o Vme dia AS At Os resultados descritivos e explorat rios referentes aos conte dos de F sica abordados nessas duas perspectivas nos m dulos educacionais e avalia es trimestrais comp em as bases de dados descritas analisadas e discutidas nos pr ximos cap tulos Nesse sentido importante enfatizar que pelo fato do volume de dados gerados serem muito grandes dividiu se tais analises em quatro cap tulos Assim os tr s pr ximos s o referentes ao M dulo Educacional sobre Correntes amp Campos El tricos sendo que no cap tulo V discutem se os dados referentes s quest es 1 e 3 do Roteiro de Atividades amp quest o 1 item a da Avalia o Trimestral no cap tulo VI discutido os dados referentes s quest es 2 e 83 Cap tulo IV Concep o do Estudo 4 do Roteiro de Atividades amp quest o 1 item b da Avalia o Trimest
101. gt gt Efeitos Pular Para ge Pular Para Figura 12 Processo de Cria o de Regras Passo 3 Com na situa o anterior a escolha feita no Passo 2 modifica as op es de efeito no Passo 3 Quando a modifica o na posi o do ator surgem efeitos de movimento Os poss veis efeitos de movimento s o pular para que faz com que os atores se movam em dire es aleat rias e rolar para que faz com que o ator se mova em linha reta na sua dire o preferencial Se no Passo 2 a escolha for a modifica o na dire o de objetos as op es do Passo 3 ser o semelhantes s mostradas na figura 13 Adicionar uma Regra Escolhendo o efeito Escolha um efeito e teste o Descri o f Eits ez Para saber informa es sobre um dos Dire o Aleat ria efeitos da regra clique sobre o mesmo E gt Inverter Dire o 180 Q Paar B Retira dre o do Cen rio ig Rota o AntiHor ria de 135 K Rota o AntiHor ria de 45 Rota o AntiHor ria de 90 E E e Retar nHor riade 138 Y Figura 13 Processo de Cria o de Regras Passo 3 Caso a modifica o escolhida seja nos objetos o Passo 3 mostrar uma janela semelhante mostrada na Figura 14 Neste caso o efeito ser estabelecido da mesma forma do Passo 1 clicando e arrastando objetos para o local denominado Efeito na figura www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 12 Adicionar uma Regra Escolhendo o efei
102. lado na AT tais rela es matem ticas n o foram desenvolvidas por esses alunos Nesse momento algumas considera es ser o utilizadas para explicar o fato desse grupo de estudantes terem suas notas diminu das de 9 para 0 s o elas 1 na atividade de modelagem computacional os alunos trabalharam em duplas com apenas um roteiro de atividades tal situa o ocasionou o maior empenho de apenas um dos estudantes na efetiva o dos c lculos no roteiro de atividades cabendo ao outro aluno tarefa de simular e informar os dados num ricos produzidos 2 falta de pr requisitos matem ticos dos alunos para o desenvolvimento desse estudo espec fico de movimentos dos corpos j apontados por Magalh es et al 2002 amp 3 falta de um real engajamento nas atividades promovidas no laborat rio de inform tica pois em tais atividades os educandos tinham o aux lio do professor quando necess rio tanto para a execu o das simula es e verifica o dos dados num ricos produzidos quanto em eventuais d vidas nos procedimentos de c lculo Assim a conjun o desses tr s fatores explica em sua quase totalidade esse decr scimo t o acentuado de desempenho para esses 25 alunos Observando ainda os alunos que diminu ram suas notas de Desempenhos temos que 18 alunos tamb m o fizeram a partir da nota 9 Desse total tem se que 01 estudante diminuiu para a nota 2 o que evid ncia que na AT tal aluno desenvolveu apenas do forma pa
103. lado esquerdo representa se em tr s momentos t 0 14 e 40 s quadros da 1 Fase dessa batalha Tal fase caracterizada pela surpreendente vit ria dos crist os Por outro lado direita representam se tamb m tr s quadros da 2 fase dessa batalha t 0 14 e 40 s tal fase caracterizada agora pela vit ria dos mul umanos Na Atividade III foram desenvolvidas abordagens de Comportamento Gr fico amp C lculo de Taxas de Mortalidade e Sobreviv ncia de Crist os e Mulgumanos a partir da analise de duas 2 batalhas medievais Nesse sentido o aporte computacional foi utilizado para o desenvolvimento de esbo os de gr ficos a partir de simula es e visualiza es das batalhas ou para predizer a partir de gr ficos como as batalhas evoluiriam com o tempo O foco principal de tal atividade foi de explicar graficamente as batalhas ou usar os gr ficos para predizer o que ocorreu nelas Por fim foram analisados aspectos hist ricos relacionados s cruzadas As Figuras 05 06 e 07 representam de forma parcial os modelos utilizados para as abordagens de conte dos de Matem tica Qu mica e Hist ria nas Atividades ll e Ill respectivamente Ap s o t rmino dessa primeira etapa ou seja do Estudo Piloto foram estabelecidas algumas diretrizes para a elabora o dos roteiros dos modelos computacionais e suas implanta es em sala de aula e ou laborat rio de inform tica nos estudos de conte dos espec ficos de F sica
104. mero o fato de que na atividade com modelagem computacional explorat ria os alunos trabalharam em duplas com apenas um roteiro de atividades para os dois estudantes tal situa o pode ter ocasionado o maior engajamento e desempenho de apenas um dos estudantes da dupla Assim em estudos posteriores adotando a mesma metodologia para as duplas no laborat rio de inform tica pode se pensar na possibilidade de cada aluno receber o seu roteiro de atividades para o desenvolvimento dos conte dos propostos Contudo necess rio investigar de forma mais detalhada tal evento pois essa primeira hip tese pode n o explicar completamente essa queda de nota t o acentuada para todos os vinte e cinco 25 alunos Ainda na perspectiva dos alunos que diminu ram suas notas de desempenhos temos que dezoito 18 alunos tamb m o fizeram a partir da nota nove 9 Desse total tem se que um 1 estudante diminuiu para a nota dois 2 o que evid ncia que na AT tal aluno desenvolveu apenas de forma parcial o c lculo de m dia simples Para doze 12 alunos que tiveram suas 161 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do notas diminu das para quatro 4 pode se concluir que na AT tais educandos conseguiram desenvolver todos os c lculos de m dia simples quatro 4 alunos diminu ram suas notas para sete 7 e um 1 aluno para oito 8 ou seja tais estudantes conseguiram d
105. met lico esse campo tem dire es e sentidos aleat rios MOVIMENTO ALEAT RIO ARATO SNUTE A ti fd id ao o eo am as SOBARAHYVADOLAO ii btt da raid RB RG 20 BOIIB BIGDO BROGDOONOTOGO DOIPGORIRCISB 9 B1 B2 O segundo modelo computacional representado parcialmente na Figura Bl se aproxima de uma situa o real pois no interior do fio met lico v rios el trons se movimentavam de forma aleat ria A Figura B2 representa o Campo El trico E no fio met lico esse campo tem dire es e sentidos aleat rios a FREQUENCIA DAS CATEGORIAS DAS REPRESENTA ES REPRESENTA ES col Representa o apenas do Campo El trico E 0 050 0 0 0 0 0 0 0 90 0 30 0 50169 919 050023054 025 026027 077 059030 03 0372 033 035 036 037033 03904 0 2 045 045 0 6049019 05 052 05 055055057 057 059 060 061 962 063 Os 965 966 067063 969970 97 97 073074075 p m e ko EZE EE Aluno 04 65 ou 86 7 coz Representa o do Campo El trico E e das Cargas El tricas 0 0 0 q ou el trons 5 ou 6 7 Exemplar do Aluno_12 INI Representa es Incorretas 0 0 Ra i 2 ou 2 67 gy je Exemplares Alunos_34 amp 44 Respectivamente IN2 N o fizeram nenhuma representa o 04705095 3 ou 4 118 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Na categoria CO2 foram reunidas todas as representa
106. n 1 1508 SILVA N C 2012 Laborat rio Virtual de F sica Moderna Atenua o da Radia o Pela Mat ria Cad Bras Ens F s v 29 n 3 1206 p 1206 1231 dez 2012 SILVA T 2012 Um Jeito de Fazer Hiperm dia para o Ensino de F sica Cad Bras Ens F s v 29 n Especial 2 p 864 864 890 out 2012 TOKARNIA M Educa o no Brasil Evoluiu Mas Resultados no PISA n o s o Expressivos Analisam Especialistas Em lt http memoria ebc com br agenciabrasil noticia 2013 12 04 educacao no brasil evolui mas resultados no pisa nao sao expressivos analisam especialistas gt Acesso em 25 de Maio de 2014 TRINDADE J FIOLHAIS C amp GIL V 2005 Atomic orbitals and their representation Can 3 D computer graphics help conceptual understanding Revista Brasileira de Ensino de F sica v 27 n 3 p 319 325 2005 VECHI A BRITO A F VALENTIM D B GOZZI M E SAMPAIO A R amp VISCOVINI R C 2013 Modelo din mico do Sistema Solar em Actionscript com controle de escalas para ensino de astronomia Revista Brasileira de Ensino de F sica v 35 n 2 VIEIRA S Princ pios de Estat stica 1999 Editora Pioneira 1 Edi o S o Paulo SP 1999 209 VEIT E A amp MORS P M 2002 Ilustrando a Segunda Lei de Newton no S culo XXI Revista Brasileira de Ensino de F sica vol 24 n 2 Junho 2002 VEIT E A amp TEODORO V D 2002 Modelagem no Ensino Aprendizagem de F sica e os
107. n o observ ncia de uma queda t o abrupta na m dia geral entre as suas atividades propostas Nesse sentido observando a Tabela 20 cabe destacar que 78 ou 68 42 32 ou 28 07 e 4 ou 3 51 obtiveram notas m ximas de 7 entre 8e 1 amp O respectivamente perfazendo assim uma m dia geral de 7 5 pontos Por outro lado ap s 4 5 dias quando tais alunos foram inquiridos novamente a efetuar os mesmos c lculos notou se que 53 ou 46 49 26 ou 22 80 e 35 ou 30 70 obtiveram notas m ximas de 7 entre8e 1 amp 0 respectivamente ou seja uma m dia geral menor no caso 5 29 pontos Assim observa se que sobre os c lculos de velocidade m dia na avalia o trimestral sem usar simula es e produ o de dados num ricos observou se que as porcentagens de acertos diminu ram pouco o percentual de notas entre 8 e 1 tamb m diminuiu pouco por m o percentual de notas m nimas aumentou acentuadamente Assim ao se comparar esses dados nos dois estudos Cap tulos VII amp VIII observa se que em rela o aos c lculos de corrente el trica m dia e velocidade m dia houve a observ ncia de uma m dia geral alta nas duas atividades Por outro lado em rela o s atividades escritas observou se uma queda muita acentuada em rela o ao c lculo da corrente el trica e uma queda em menor propor o nos c lculos das velocidades m dias Fazendo se um analise geral dessa segunda parte das considera es finais pode se c
108. necess rio deixar as vizinhan as conforme mostra a Figura 16 Para acessar esta janela necess rio habilit la nas configura es avan adas do ModeLab Basta clicar no menu Arquivo gt Configura es gt Avan adas e selecionar a op o Habilitar sele o de vizinhos mostrado na Figura 5 A sele o dos vizinhos desejados feita clicando se sobre eles e alternado entre selecionado e n o selecionado Adicionar uma Regra Vizinhan a n o selecionada Q A sele o dos vizinhos a serem sorteados ve KIX possibilita a de etetos mais VW Y Vizinhan a selecionada Figura 16 Janela de sele o de vizinhos 2 4 4 Resumo da Regra Atrav s da ferramenta Resumo da Regra poss vel visualizar os passos de constru o de regras de uma s vez www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 16 Esta ferramenta tamb m permite que este resumo seja salvo em um arquivo de imagem clicando em Exportar resumo indicado na Figura 17 Isso possibilita posteriores an lises sobre as regras de um modelo sem que seja necess rio abri lo no ModeLab Outra funcionalidade dessa ferramenta a possibilidade de edi o da regra a partir de qualquer um dos tr s passos de edi o de regras Para isso basta clicar em um dos bot es Editar Regra indicado na Figura 17 para que se abra a janela correspondente ao passo desejado Esta forma de modifica o importante quando se percebe que um modelo n o
109. no cotidiano dos estudantes FERRACIOLI ET AL 2012 Dentro desse panorama escolar este artigo relata um estudo ocorrido em novembro de 2011 que explorou o uso das TICs no cotidiano escolar A proposta consistiu de uma atividade sobre movimento retil neo utilizando computadores da sala de inform tica a partir dos conceitos de Modelos Modelagem Modelagem Computacional amp Softwares de Modelagem Computacional A perspectiva de trabalho foi o de estruturar e investigar diferentes fazeres pedag gicos associando conte dos espec ficos com os conceitos acima em uma perspectiva de ci ncia como investiga o Ferracioli et al 2012 e dessa forma observar e relatar possibilidades e limita es dessas atividades no cotidiano da escola II REFERENCIAL TE RICO A educa o b sica parece constituir um desafio na atual conjuntura educacional brasileira Nesse sentido pode se citar por exemplo os resultados obtidos pelos nossos estudantes sobre seus conhecimentos em leitura ci ncias e matem tica ao t rmico do ensino fundamental e in cio do ensino m dio relatado pelo PISA que mostra que em um ranking de 65 pa ses somos o 53 colocado em Leitura e Ci ncias e 57 em Matem tica GOMIDE 2010 1 A rigor o PISA Programme for International Student Assessment ou Programa Internacional para a Avalia o de Alunos uma iniciativa internacional de avalia o comparada aplicada atualmente em 65 pa ses que seleciona estudan
110. of Education University of London London UK KURTZ DOS SANTOS A C OGBORN J 1994 Sixth form students ability to engage in computational modelling Journal of Computer Assisted Learning Bristol UK v 10 n 3 p 182 200 KURTZ DOS SANTOS A C THIELO M R KLEER A 1997 A Students modeling environmental issues Journal of Computer Assisted Learning London v 13 n 1 p 35 47 LAGRECAM do C B MORAES M C LIMA V M do R RAYMUNDO V P amp GESSINGER R M 2012 Estudo do Lan amento Vertical Uma Proposta 205 de Ensino por Meio de um Objeto de Aprendizagem Cad Bras Ens F s v 29 n Especial 1 p 543 561 out 2012 LAW N TAM E W C 1998 WorldMaker HK An Iconic Modelling Tool for Children to Explore Complex Behaviour In INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTERS IN EDUCATION 6 1998 China Proceedings Li S C LAW N amp LUI K F A 2006 Cognitive Perturbation Through Dynamic Modelling A Pedagogical Approach to Conceptual Change in Science Blackwell Publishing Ltd In Journal of Computer Assisted Learning V 22 p 405 422 LONGHINI M D amp MENEZES L D de D 2010 Objeto Virtual de Aprendizagem no Ensino de Astronomia Algumas Situa es Problema Propostas a Partir do Softwares Stellarium Cad Bras Ens F s v 27 n 3 p 433 448 dez 2010 MAC DO J A PEDROSO L S VOELZKE M R ARA JO M S T 2014 Levantamento das abordagens e tend ncias
111. ou 93 34 Notas entre 4e 1 5ou 6 66 Nota M nima O 0 M DIA GERAL 4 84 Avalia o Trimestral AT Nota M xima 5 11 ou 14 67 Notas entre 4e 1 51 ou 6 8 Nota M nima 0 130U 17 34 Novamente essa parte do estudo foi promovida a partir do modelo computacional de representa o microsc pica por m com uma abordagem simb lica quantitativa do conte do atrav s de simula es com produ o de dados num ricos de modelos computacionais Ap s as simula es dos movimentos dos el trons submetidos a uma diferen a de potencial com coleta de dados do n mero m dio de el trons que passaram pelo condutor met lico simulado o que se constatou foi que os alunos conseguiram em sua grande maioria desenvolver todos os procedimentos matem ticos necess rios para se calcular a correte el trica m dia simulada no modelo em rela o s atividades desenvolvidas com os 196 Cap tulo IX Conclus es Finais aportes computacionais Por outro lado na avalia o trimestral se observou um decr scimo acentuado de notas e m dia geral dos alunos na avalia o escrita Nessa dire o segundo o que destacam Ogborn amp Miller 1994 o computador uma m quina r pida e um modelo computacional pode gerar resultados rapidamente que de outra monta levariam muito tempo caso fossem gerados de forma manual Dentro desse contexto para os estudos de ci ncias feitos em sala de aula os resul
112. ou seja aproximadamente 6 67 Especificamente na categoria IN2 as respostas possuem formula es err neas tais como o movimento da dire o em um s o fio met lico em v rias dire es e o outro n o tinha fio met lico o movimento do campo el trico ordenado e a corrente el trica empurra os el trons de forma ordenada importante destacar que nesses modelos computacionais as din micas simulam representa es apenas dos movimentos ordenados dos el trons e as respectivas configura es uniformes e est ticas dos campos el tricos no interior do condutor met lico sujeito a uma tens o Nesse sentido tais educandos parecem n o ter conseguido descrever ou interpretar de forma satisfat ria esses modelos computacionais Tal categoria de resposta similar categoria IN2 Para a categoria IN3 re ne respostas em branco que para essa parte da atividade foi observada apenas para um 1 dos setenta e cinco 75 alunos ou seja aproximadamente 1 34 deles Nas tabelas anteriores n o foi observado respostas em branco Por fim essas tr s ltimas categorias podem ser classificadas como incorretas inesperadas e ou insatisfat rias e representam doze 12 educandos ou seja 16 deles Mais uma vez ap s os estudantes responderem aos dois questionamentos da quest o 04 do roteiro de atividades pediu se a eles uma representa o das configura es dos campos el tricos observadas durante as simula es e visual
113. p gina anterior Com isso pode se perceber que t o importante quanto entender que a modelagem uma atividade humana de constru o de modelos concretos e ou abstratos compreender tamb m que esse processo envolve a utiliza o de representa es estruturas lingu sticas n meros equa es s mbolos abstratos s mbolos ic nicos figuras entre outros e simplifica es idealiza es com o objetivo de que o procedimento de modelagem conduza algum benef cio em particular Os processos de modelagem e os modelos constru dos a partir de tais procedimentos s o amplamente utilizados nos mais diversos ramos de conhecimento como por exemplo os modelos de previs o do tempo modelos de previs o econ mica modelos estat sticos amp matem ticos modelos de engenharia modelos l gicos e simb licos modelos educacionais entre tantos outros Cada um desses modelos possui uma forma particular de representa o e simplifica o e s o constru dos com objetivos de se alcan ar benef cios distintos Dentro da conjuntura de interesse desse trabalho os conceitos de modelos e modelagem s o utilizados em um cen rio espec fico com foco nos modelos computacionais e nos processos de modelagem computacionais desenvolvidas a partir de softwares ambientes de modelagem computacional com foco na educa o Acredita se que tais tecnologias computacionais associadas a esses conceitos tem pot ncia para se constituir como um poss vel c
114. pelo professor e sem o uso do microcomputador das tr s primeiras se es dos roteiros Introdu o Apresenta o do Modelo Computacional e Problematiza o Momento 2 simula es amp visualiza es dos modelos computacionais realizadas pelo professor e ou estudantes e por fim Momento 3 onde os alunos finalizavam as atividades dos roteiros a partir da manipula o matem tica dos dados produzidos pelas simula es ou da descri o amp interpreta o das din micas visualizadas atrav s dos modelos Por fim excetuando se a Atividade V realizada no formato Explorat rio e no laborat rio de inform tica todas as outras atividades foram desenvolvidas na perspectiva Expositiva ou seja dentro da sala de aula com os estudantes observando as proje es din micas no quadro branco feitas com data show e notebook dos modelos computacionais que simulavam os fen menos abordados 4 5 3 1 O Estudo Piloto Cruzadas amp Estat stica Velocidade das Rea es Qu micas e Movimento das Cruzadas amp Gr ficos No desenvolvimento da Atividade foi realizada a abordagem de tr s 3 conceitos fundamentais de Estat stica Tal abordagem foi feita a partir da an lise de simula es e visualiza es computacionais que representavam de forma simplificada e ic nica batalhas medievais entre crist os e mul umanos Nesse 70 Cap tulo IV Concep o do Estudo sentido o computador foi utilizado a partir da metodologi
115. pode ser visualizado fora do ModeLab O bot o de executar a simula o possui tr s op es diferenciadas Exibe a imagem da grade a cada XX passos de tempo Exibir todas as imagens da grade e Exibe a imagem da grade ap s XX passos de tempo e pausa a simula o e Velocidade da simula o Permite estabelecer a velocidade com a qual a simula o ser executada E poss vel escolher entre tr s velocidades pr estabelecidas r pida m dia e devagar Para aumentar ou diminuir a velocidade basta clicar nos bot es ou ou estabelecer um valor diferente clicando no bot o entre eles e escolhendo a op o Personalizar e Tamanho da grade Permite modificar a largura e a altura da grade de simula o Existem alguns tamanhos predefinidos mas o estudante pode alterar da forma com desejar estes tamanhos E poss vel especificar tamb m um valor de largura diferente da altura e Posi o do mouse na grade Este local fornece a posi o do cursor do mouse quando ele passa sobre a grade de simula o e Tempo decorrido Fornece o tempo decorrido desde o in cio da simula o e Dire o de objeto Fornece a dire o intr nseca do Ator e do Cen rio que estiverem sob o cursor do mouse A seta da esquerda se refere dire o do Ator enquanto que a da direita se refere dire o do Cen rio Como forma de auxiliar no processo de an lise de modelos o ModeLab permite que a Grade de Simula o seja exportado de tr s maneiras
116. procedimentos de c lculos de forma individual e sem aux lio possa se explicar mesmo que de forma parcial porque os desempenhos desse grupo espec fico de alunos tiveram uma queda t o acentuada de notas fazendo com eles n o conseguissem desenvolver nenhuma parte dos c lculos necess rios para a determina o da corrente el trica m dia no condutor em quest o 7 3 2 2 Explicita o dos Estudantes a partir de Organogramas de Notas de Desempenho Educandos que Mantiveram suas Notas no Valor M ximo 11 14 67 Continuando as analises no Organograma 02 s o mostrados todos os alunos que mantiveram a nota m xima nas duas atividades Como foi exposto anteriormente onze 11 estudantes possuem esse comportamento Alunos com Nota 5 na AMCE Notas na AT Organograma 02 Estudantes que na AMCE Tiveram Notas 5 e posteriormente Mantiveram as suas Notas em 5 na AT Dessa forma como pode ser observado no organograma acima para esses educandos que obtiveram nota m xima nas duas atividades escolares podem se levantar hip teses contr rias sobre a falta de um real engajamento em sala de aula ocasionada pelo aux lio do professor para a execu o dos c lculos da parte quantitativa do Estudo IV e tamb m sobre a falta de pr requisito em matem tica para esses alunos pois para esse grupo espec fico de estudantes o aux lio do professor parece n o ter tirado deles o engajamento necess rio nas atividades em sal
117. que n o est ligado a nenhum dispositivo el trico Categoria de resposta completa relacionada compara o das co configura es dos campos el tricos nos dois condutores com e sem 19 tens o cos Categoria de resposta incompleta relacionada configura o do 2 campos el tricos apenas no condutor submetido a uma tens o Categoria de resposta completa por m relacionada compara IN1 dos movimentos dos el trons nos dois condutores com e sem 16 diferen a de potencial IN2 Categoria de resposta incompleta relacionada tamb m descri 2 dos movimentos dos el trons no condutor sem DDP Categoria de respostas completas ou seja diferenciando os fios 14 met licos com e sem tens o por m contendo erros conceituais Categoria de respostas incompletas ou seja n o diferenciando o IN4 fios met licos com e sem tens o e tamb m contendo erro 18 conceituais Categorias de respostas em branco 1 4 TOTAL o 75 importante ressaltar que essas duas tabelas compilaram de forma sint tica todas as categorias de respostas e representa es que os alunos 133 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do conseguiram desenvolver durante as duas atividades escolares quais sejam atividade com modelagem computacional modelo computacional e roteiro de atividades e avalia o trimestral
118. que tais conte dos possam ser desenvolvidos de forma satisfat ria fora do contexto espec fico de simula es computacionais 9 5 Como caracterizar o desempenho dos estudantes no c lculo da velocidade m dia de tr s autom veis atrav s 185 Cap tulo IX Conclus es Finais de simula es e produ o de dados num ricos pelos alunos no modelo computacional utilizado no Estudo V Os dados utilizados para se responder essa quest o de pesquisa foram discutidos no Cap tulo VIII novamente os desempenhos dos educandos ser o analisados em rela o s atividades feitas em sala de aula a partir das simula es computacionais de dados num ricas AMCE para depois se analisar a avalia o trimestral AT feita em m dia 4 5 dias depois Dessa forma o foco do Estudo V foi promover aos alunos o desenvolvimento dos procedimentos matem ticos para se calcular a velocidade m dia de um m vel qualquer atrav s da equa o V m dia AS At e n o apenas na situa o representada especificamente pelo modelo computacional dessa atividade A partir das analises do Cap tulo VIII nota se que as simula es com produ o de dados num ricos pelos alunos atrav s no modelo computacional parecem ter proporcionado para a maior parte deles de forma mais evidente na primeira parte das atividades escolares a capacidade de desenvolverem corretamente todos os procedimentos matem ticos necess rios para se calcular a velocidade m
119. quer que a listagem de regras seja executada gt At uma a cada passo de tempo testa a lista de regras at que uma seja executada gt Testar todas a cada passo de tempo executa toda a listagem de regras gt Escolhe uma a cada passo de tempo executa apenas uma regra escolhida aleatoriamente 2 4 Regras de Intera o Os eventos de um modelo s o resultados de regras de intera o entre os objetos Neste sentido no ModeLab cada objeto de um modelo pode possuir diversas regras que combinadas entre si e com as regras dos outros objetos geram os eventos do modelo Essas regras podem ser dos seguintes tipos e Cria o Modifica o Criam objetos ou modificam objetos criados e Movimento Mudam a posi o dos objetos e Dire o Modificam a dire o preferencial dos objetos Geralmente uma regra possui a seguinte estrutura se condi o inicial ent o efeito Contudo no contexto da constru o de modelos no ModeLab as regras s o constru das seguindo tr s passos b sicos 1 Passo Condi o Inicial Para que uma regra seja criada neste ambiente necess rio inicialmente especificar qual a condi o inicial para que ela seja executada 2 Passo Mudan a E necess rio tamb m estabelecer qual tipo de mudan a ocorrer nesta regra As mudan as podem estar relacionadas modifica o dos objetos posi o dos objetos ou dire o dos objetos 3 Passo Efeito Por ltimo se estabelece qual
120. registro das www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 23 opera es do usu rio e o intervalo de tempo para o salvamento autom tico do modelo A janela de configura es gerais mostrada na Figura 28 Configura es Configura es Selecione o que quer configurar Q Geral C Gr ficos EM Exibi o ds Avan adas Geral rLinguas V Utilizar salvamento autom tico C Mostrar propriedades V Utilizar registro de opera es Lingua escolhida Portugu s BRA Tempo de Salvamento min 5 Modelling Laboratory Figura 28 Configura es gerais do ModeLab Gr ficos Mostrada na Figura 29 permite configurar a visualiza o da curva gr fica gerada pela simula o do modelo Permite ainda que as escalas sejam estabelecidas como logar tmicas ou decimais Configura es Configura es Selecione o que quer configurar Gr ficos Geral gt Gr ficos EM Exibi o ds Avan adas visualizar em 3D M Op es gr ficas 3D Ortogonal Espessura Perspectiva a o PS Eleva o Rota o Horiz Dffset Vert Offset Zoom Escala Vertical Logar tmica C Escala Horizontal Logar tmica Figura 29 Configura es da Apar ncia do Gr fico da Simula o do ModeLab Exibi o Mostradas na Figura 4 estas op es permitem que o ModeLab utilize a apar ncia dos programas do Windows XP O que diferenc
121. relacionam se ao primeiro e uma 1 relaciona se ao segundo Desse total tem se que na avalia o trimestral quatro 4 responderam a situa o problema de forma correta e quatro 4 incorretamente Das quatro 4 respostas incorretas dadas na avalia o trimestral todas se relacionam com a categoria IN2 que representa respostas com erros conceituais por m que diferenciam as duas situa es propostas 107 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Por outro lado das quatro 4 respostas consideradas corretas todas se relacionam com a categoria CO1 Tal categoria representa respostas corretas e completas relacionadas compara o dos movimentos dos el trons nas duas situa es em quest o Para as dez 10 combina es poss veis de respostas parcialmente corretas observou se que foram utilizadas apenas cinco 5 combina es Nesse sentido a combina o mais comum observada foi IN1 CO1 ou seja tais alunos responderam os dois questionamentos primeiramente de forma incorreta para depois responder o segundo formulando a resposta levando em considera o apenas movimenta o dos el trons observados nas simula es e visualiza es computacionais Tal combina o de respostas foi utilizada por tr s 3 estudantes sendo que na avalia o trimestral dois 2 alunos responderam corretamente a situa o problema propo
122. representam respectivamente respostas completas relacionadas compara o do movimento dos el trons nas duas situa es em quest o respostas incompletas relacionadas ao movimento dos el trons apenas no fio submetido diferen a e potencial e por fim respostas incompletas relacionadas apenas ao movimento dos el trons no fio que n o est submetido a uma DDP 103 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Porque essas cargas agora conseguem formar uma corrente el trica IN1 cos 0 Ez 05 6 Cos 3 co4 24 0 50 0 H 05 0 cos Boo Ou 12 0 05 Hs coz 3 0 0 60 0 0 0 0 0 0 Ci 02 055050 Ms Mss Mss Es co1 0 0 0 0 5 Oss i i 0 05 Es O Mas Mo O Mis 06 E 057 5 3 0 0 0 H 29 Cco1 Co2 co3 Co4 IN1 Porque essas cargas n o formam uma corrente el trica Diagrama 01 Diagrama Cruzado Referente s Quest es 01 e 02 do Roteiro de Atividades e Quest o 01 item a da Avalia o Trimestral 104 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Por outro lado das quatorze 14 respostas incorretas dadas na avalia o trimestral duas 2 s o relacionadas a categoria IN1 onze 11 a categoria IN2 e uma 1 a categoria IN3 que representam respectivamente respostas com erros conceituais e que n o diferen am as duas si
123. respostas em branco i TOTAL 101 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Tais estruturas de respostas mais uma vez n o parecem ter sido formuladas a partir das observa es dos modelos anteriormente simulados e visualizados nas aulas Nesse sentido tais educandos n o conseguiram descrever ou interpretar de forma correta a quest o proposta na avalia o trimestral e nem relaciona las aos modelos computacionais anteriormente trabalhados em sala Na Tabela 08 da p gina anterior encontram se definidas todas as categorias de respostas apresentadas discutidas e analisadas nessa se o 5 3 1 1 Vis o Geral dos Estudantes Sobre a Defini o Cient fica de Corrente El trica em um Condutor Met lico na Atividade com Modelagem Computacional e na Avalia o Trimestral A partir da descri o e compara o feitas na se o anterior sobre o desenvolvimento da defini o cient fica de corrente el trica pelos estudantes nas duas atividades escolares ser feito aqui o mapeamento das varia es de respostas ocorridas e tamb m levantar se algumas hip teses sobre porque tais varia es ocorreram Para se cumprir tais objetivos ser apresentado na pr xima p gina o Diagrama 01 que cruza todas as respostas formuladas pelos estudantes para os principais questionamentos das quest es 01 e 03 do roteiro de atividades e tamb m da quest o 01 ite
124. rios do modelo e arrast los para o local indicado por Condi o Inicial na Figura 10 e clicar no bot o Avan ar gt Os objetos envolvidos neste passo determinar o as op es dos passos seguintes Assim para a condi o inicial estabelecida na Figura 9 t m se as op es mostradas na Figura 11 Adicionar uma Regra Escolhendo o tipo de mudan a Escolha qual a modifica o na caracteristica do objeto Descri o a Pa sabes forma es sobre uma das B Cria Atores op es de mudan a clique sobee a mesma IR Tige e Sem Ator Lista dos Mudan as Poss veis Figura 11 Processo de Cria o de Regras Passo 2 www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 11 Desta forma percebe se que quando um sem ator envolvido na regra aparece a op o de mudan a posi o do ator no segundo passo Isso significa que o ator pode se movimentar se n o h um outro ator na c lula vizinha Portanto caso o sem ator n o seja envolvido na condi o inicial as op es de modifica o ser o limitadas modifica o nos objetos e em suas dire es Selecionando uma op o de mudan a e clicando no bot o Avan ar gt surge a janela referente ao Passo 3 da cria o da regra mostrada na Figura 12 Nela o usu rio pode escolher qual o efeito da mudan a selecionada no passo anterior e assim finalizar a regra Adicionar uma Regra Escolhendo o efeito Escolha um efeito e teste o pDescii o gt gt
125. se movimentam normalmente n o est carregado n o tem energia o movimento dos el trons desordenado os el trons n o ter o movimento ordenado IN3 N o Respondeu s 99 0 0 95 0 7 05 0 0 506 0 7 05 02 05 075 025 0759 0 057 054 059 0 0 0 0 7 0 9 055 05 05 05 055 057 Oss 060 06 062 06 054 065 057 Oo 869 070 97 074075 51 ou 68 0 50 75 0 2059056 5 ou 6 67 027 1 ou 1 34 0 70 2 ou 2 67 070 09220 60270 0 0565 0 4 0 5 0 4 05 05507207 15 ou 20 9 9 1 ou 1 34 98 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Por outro lado as categorias IN1 e IN2 possuem correspond ncia completa ou parcial com as tabelas 05 e 06 relacionando se com as respostas consideradas incorretas inesperados e ou insatisfat rias ou seja categorias IN1 e IN1 respectivamente Por fim a categoria IN3 n o possui nenhuma categoria em correspond ncia com as duas tabelas anteriores pois corresponde a respostas em branco Na categoria CO1 foram reunidas todas as respostas completas que versavam sobre a diferen a no movimento dos el trons nos dois fios met licos com e sem diferen a de potencial DDP Tais respostas utilizavam por exemplo que o movimento das cargas eram sempre na mesma dire o ordenados para o mesmo lado dentre outras caracterizando as
126. ser o efeito gerado pela regra Finalmente ap s a constru o de regras poss vel estabelecer tamb m probabilidades das regras criadas serem executadas A especifica o destas probabilidades que determina o comportamento do modelo Se as probabilidades n o forem bem estabelecidas mesmo que o modelo seja constru do corretamente dificilmente ele se comportar com o esperado Considerando inicialmente um modelo gen rico para a constru o de regras dado um exemplo dos passos a serem seguidos para cria o de regras 2 4 1 Criando Regras Aten o Aqui s o mostrados passos gen ricos a serem seguidos para a cria o de regras o nosso exemplo de um g s confinado em um recipiente ter continuidade logo ap s essas demonstra es o importante aqui voc conhecer como s o criadas regras no Ambiente ModeLab2 e logo ap s observar a cria o de regras para o nosso modelo Para adicionar uma regra ao modelo necess rio inicialmente especificar a qual objeto a regra ser associada Feito isso para abrir a Janela de Edi o de Regras clica se no bot o mostrado na figura 29 n 2 www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 10 na rea da listagem das regras Fazendo isso surgir a janela mostrada na Figura 10 que mostra o Passo 1 do processo de cria o de regras Adicionar uma Regra Adicionando a condi o da regra Pasa crias a regra anaste atores e cen rios Direcionador Lista dos
127. sica v 26 n 3 p 223 231 2004 BARBETA V B amp MARZZULLI C R 2000 Experimento Did tico para Determina o da Velocidade de Propaga o do Som no Ar Assistido por Computador Revista Brasileira de Ensino de F sica vol 22 no 4 Dezembro 2000 BARBOSA A C de C CARVALHES C G amp COSTA M V T 2006 A computa o num rica como ferramenta para o professor de F sica do Ensino M dio Revista Brasileira de Ensino de F sica v 28 n 2 p 249 254 2006 BETZ M LIMA I amp MUSSATO G 2009 Dualidade onda part cula um objeto de aprendizagem baseado no interfer metro de Mach Zehnder Revista Brasileira de Ensino de F sica v 31 n 3 3501 BETZ M E M amp TEIXEIRA R M R 2012 Material Instrucional Apresentado Conte dos de M todos Computacionais Para o Ensino de F sica Cad Bras Ens F s v 29 n Especial 2 p 787 811 out BOULTER C J GILBERT J K 1998 Aprendendo Ci ncias Atrav s de Modelos e Modelagens In COLINVAUX D Modelos e Educa o em Ci ncias RIO DE JANEIRO Editora Ravil BRAND O R V 2012 A Estrat gia da Modelagem Did tico Cient fica para a Conceitualiza o do Real no Ensino de F sica Tese de Doutorado 202 Programa de P s Gradua o em F sica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre RS CAVALCANTE M A BONIZIA A amp GOMES L C P 2009 O Ensino e Aprendizagem de F sica no S culo XXI Sistemas de Aq
128. situa o problema item a da avalia o trimestral Por outro lado a segunda e terceira categorias apesar de serem respostas corretas n o s o 99 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do totalmente satisfat rias ou dentro do esperado pois s o respostas incompletas uma em rela o ao fio com DDP e outra em rela o ao fio sem DDP Em tais categorias de respostas a justificativa pautada exclusivamente na diferencia o dos movimentos nos dois casos fio met lico com e sem DDP Ou seja caracterizando a diferen a na movimenta o das part culas As argumenta es que versavam sobre configura o dos campos el tricos for as que atuam nos el trons e diferen a de potencial n o foram observadas nessas respostas Temos assim que um total cinquenta e sete 57 ou seja 76 dos alunos responderam corretamente mesmo que de forma parcial o item a da primeira quest o proposta na avalia o trimestral A categoria IN1 re nem as respostas incorretas inesperadas e ou inconsistentes e que n o diferenciam as duas situa es propostas na quest o Ou seja n o estruturando a resposta em rela o ao fio submetido e ao fio n o submetido a uma DDP Nessa categoria as repostas versavam por exemplo que as part culas se movimentavam em determinados materiais ou ainda que a bateria tem carga e o fio n o Tais respostas foram formuladas apenas por
129. trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Porque esse campo agora faz com que as cargas se desloquem sempre para o mesmo lado IN3 IN2 IN1 Q O o o co2 co1 5 11 15 141 Ie ho 110 Pos mass l s mg Sms OOO Im O 15 JA a 5 a IO Das 13 T5 KI au le l le 10 Mo 31 1 1 0 1 as Dao O Diagrama 02 Diagrama Cruzado Referente s Quest es 03 e 04 do Roteiro de Atividades e Quest o 01 item b da Avalia o Trimestral Vos IO as len 37 Co1 O so Uso Oss Elec mo o Toys Porque esse campo n o faz com que as cargas se desloquem sempre para o mesmo lado 1 5 ms 2 a 22 Cm 220 Dio OAS PD ES 8 COZ 17 DO NO O MAn Cos INt 137 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Por outro lado das trinta e cinco 35 respostas incorretas dadas na avalia o trimestral sete 7 s o relacionadas com a categoria IN1 duas 2 a categoria IN2 dez 10 com a categoria IN3 quatorze 14 a categoria IN4 e duas 2 com a categoria INS Tais categorias representam respectivamente respostas completas que enfatizaram corretamente a movimenta o dos el trons por m n o argumentaram em rela o s configura es de campos el tricos incom
130. trons no condutor met lico nesse caso movimento 49 desordenados Categoria de respostas relacionadas aos movimentos desordenado CO2 dos el trons no condutor met lico ressaltando que tais movimento 10 n o formam uma corrente el trica Categoria de respostas relacionadas ao movimento dos el trons cos justificando tal movimenta o a partir da configura o do camp 6 el trico no interior do condutor met lico configura o n o uniforme Categoria de respostas relacionadas ao movimento dos el trons Cos justificando tal movimenta o a partir da falta de diferen a d 2 potencial DDP entre dois pontos quaisquer do condutor INT Categoria de respostas relacionada a erros conceituais 8 TOTAL 75 Tabela 06 Porque essas cargas agora conseguem formar uma corrente el trica co Categoria de respostas relacionadas apenas ao movimento dos 38 el trons no condutor met lico nesse caso movimentos ordenados Categoria de respostas relacionada aos movimentos ordenados do CO2 el trons no condutor met lico ressaltando que tais movimento 6 formam uma corrente el trica Categoria de respostas relacionadas ao movimento dos el trons cos justificando tal movimenta o a partir da configura o do camp 19 el trico no interior do fio met lico configura o uniforme Categoria de respostas relacionadas ao movimento dos el trons co4 justificando tal movimenta o a partir da diferen a de pot
131. um maior ou menor que o outro O motivo simples zero 0 n o significa a aus ncia 143 Cap tulo VII An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Quantitativa do Conte do de conhecimento Portanto o zero fict cio Ent o se Maria tirou 8 e Jo o 4 valem as rela es 8 gt 4 e 4 lt 8 mas jamais ser poss vel dizer que 8 4 2 ou que 4 8 0 5 COSTA 2004 p 37 Dessa forma ao se construir uma escala de notas para avaliar numericamente as atividades escolares desenvolvidas por estudantes sejam elas trabalhos escolares avalia es provas trimestrais atividades com modelagem computacional entre outras poss veis importante que o professor tenha a percep o que tais notas s podem ser utilizadas a partir dos princ pios de Equival ncia e do maior do que gt ou do menor do que lt Nessa perspectiva n o poss vel concluir por exemplo que Maria duas vezes mais inteligente do que Jo o ou que Jo o duas vezes menos inteligente que Maria Em escalas ordinais essa conclus o nunca ser verdadeira 7 3 An lises dos Dados Referentes ao C lculo de Corrente El trica M dia em um Condutor Met lico a Partir de Simula es e Produ o de Dados no Computador Antes de apresentarmos efetivamente a terceira parte de analise de dados cabe nesse momento apresentar teoricamente como o procedimento adotado para se calcular uma corrente el trica em um conduto
132. who investigated the application of models computer simulations amp views on specific content approach in the subjects Mathematics History Chemistry and Physics The educational applications or modules that are performed during the first three courses aimed improvement of teaching materials and strategies while the applications related to the physical content focus of research as outlined in addition to the investigation of enhancement possibilities limitations advantages and disadvantages that such an approach has in relation to that specific content The results presented throughout this study establish that approaches the specific topics in physics by computer modeling activities can in principle be carried out at three different angles namely Quantitative and Qualitative Semi quantitative through the use of computer models of microscopic representation and or Macroscopic Finally the results also indicate that the performances of the students have a high percentage of correct answers in the activities with the use of computer input and also a downward trend for small times and pronounced times when such issues are held in a traditional format and a later time z Este trabalho inteiramente dedicado a minha fam lia minha m e Divina meu irm o Leonardo meus filhos Gil Vitor e Giulia que sempre me apoiaram e me deram for as para seguir em frente ainda que em muitos momentos tenham sido furtados do meu conv vio durante o des
133. 0 0 705 05505705 sentido oposto do simulado 050052056 057070 075 Tee q Cagderem cm gt w es t r EE gt EEE a gt gt w Exemplar do Aluno 23 125 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Dessa forma existem duas categorias de representa es consideradas corretas ou satisfat rias e tr s consideras incorretas ou insatisfat rias Nesse sentido CO1 2 co2 a Inq a In2 s o similares as essas mesmas 1 9 10a categorias na Tabela 09 a e a categoria IN uma nova categoria de representa o observada Como pode ser visto na Tabela 10 a na categoria CO1 foram reunidas todas as representa es que caracterizavam nica e exclusivamente as configura es dos campos el tricos no interior do fio met lico Tal caracteriza o mostra setas flechas vetores dos campos el tricos em v rios pontos do espa o dentro do fio dispostos de forma ordenada nesse caso com sentidos da direita para a esquerda Essa categoria de representa o foi formulada por quarenta 40 alunos ou seja aproximadamente 53 34 deles Na categoria CO2 foram reunidas todas as representa es que caracterizavam as configura es dos campos el tricos no interior do fio met lico e tamb m as cargas el tricas ou el trons em seu interior e superf cie Tal caracteriza o mostra uma combina o de setas vetores sempre no
134. 1 tamb m totalmente hipot tico pois no interior do fio met lico simulava se um nico el tron se movimentando de forma ordenada da esquerda para a direita A Figura C2 representa o Campo El trico E no fio met lico esse campo agora t m dire es e sentidos constantes MOVIMENTO mmm ORDENADO GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGEGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGEGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG G GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG D1 D2 O quarto modelo computacional representado parcialmente na Figura D1 se aproxima de uma situa o real pois no interior do fio met lico v rios el trons se movimentavam de forma ordenada da esquerda para a direita A Figura D2 representa o Campo El trico E no fio met lico esse campo agora t m dire es e sentidos constantes CATEGORIAS DAS RESPOSTAS FREQUENCIA DAS RESPOSTAS COI Sim porque os el trons se movimentam de forma ordenada ordenadamente caminhando na mesma dire o para o mesmo lado de forma uniforme de forma coordenada CO2 Sim porque os el trons se movimentam de forma ordenada na mesma dire o pois existe corrente
135. 12 O uso do software Modellus na integra o entre conhecimentos te ricos e atividades experimentais de t picos de mec nica Revista Brasileira de Ensino de F sica v 34 n 1 2402 206 MOREIRA H amp CALEFE L G 2006 Classifica o da Pesquisa In Metodologia da Pesquisa para o Professor Pesquisador Cap Ill p 69 95 1 Ed Rio de Janeiro DP amp A Lamparina Editora MOREIRA A F amp BORGES O 2007 Ambiente de Aprendizagem de F sica Mediado por Anima es Revista Brasileira de Pesquisa em Educa o em Ci ncias Vol 7 No 1 2007 MOSSMANN V L F CATELLIK B M F LIBARDI H amp DAMO l S 2002 Determina o dos Coeficientes de Atrito Est tico e Cin tico Utilizando se a Aquisi o Autom tica de Dados Revista Brasileira de Ensino de F sica vol 24 n 2 Junho 2002 MULINARI M H 2006 A Utiliza o da Modelagem Computacional como Estrat gia de An lise de Ecossistemas Manguezais 56 f Trabalho de Conclus o de Curso Gradua o em Ci ncias Biol gicas UFES NETO J da S OSTERMANN F amp PRADO S D 2011 O Tema da Dualidade Onda Part cula na Educa o Profissional em Radiologia M dica a partir da Simula es do Interfer metro de Mach Zehnder Revista Brasileira de Ensino de F sica v 33 n 1 1401 NOGUEIRA A F L Experimentos Para o Ensino de Eletrost tica com Aux lio Computadorizado 2006 Revista Brasileira de Ensino de F sica v 28 n 4 p 445 451
136. 1993 e Gabel 1999 definem esses tr s n veis e suas rela es como mostrado no Quadro 03 da pr xima p gina Dessa forma segundo os autores as representa es macrosc picas para os modelos correspondem s montagens que podem ser separadas ou isoladas te um todo e possuem ainda a propriedade de serem observ veis a olho nu bastando para isso que a montagem do modelo seja feita de forma conveniente S o exemplos dessas representa es o corte transversal da folha de uma planta para observa o das c lulas vegetais em um microsc pio o estudo do movimento de um objeto em uma superf cie praticamente livre de atrito dentre outras Assim Tais representa es s o uma parte isolada do mudo ao nosso redor Modelling as an element in scientific methodology and models as the outcome of modelling are both important aspects of the conduct of science and hence of science education The chapter is concerned with the challengers that students face in understanding the three levels at which models can be represented macro sub micro and symbolic and the relations between them 43 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias Quadro 04 N veis de Representa o de Modelos em Ci ncias e Suas Respectivas Descri es Propriedades amp Rela es com Enfoque em Qu mica N vel de Representa o Descri o Propriedades amp Rela es Este n vel consiste no que visto e
137. 4 e quatro 4 educandos diminu ram suas notas para zero 0 Por fim 160 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do considerando se o eixo verde horizontal t m se as frequ ncias totais dessas notas na AT nesse exemplo tais frequ ncias s o respectivamente cinquenta e tr s 53 sete 7 dezessete 17 e trinta e cinco 35 Assim a partir dessa perspectiva de analise o primeiro aspecto que ser apresentado aqui a varia o total das notas de Desempenho dos cento e quatorze 114 estudantes entre as duas atividades escolares Nesse sentido o diagrama mostra que essas notas diminu ram para cinquenta e um 51 estudantes 44 73 do total foram mantidas constantes para quarenta 40 35 08 e por fim aumentaram para vinte e tr s 23 ou 20 17 Dessa forma pode se observar inicialmente a partir da Tabela 15 que dos cinquenta e um 51 estudantes que diminu ram suas notas da primeira para a segunda atividade escolar parte em vermelho na tabela vinte e cinco 25 deles 1 2 de 51 tiveram suas notas diminu das de nove 9 para zero 0 Sendo assim esse n mero revela que uma quantidade consider vel de educandos conseguiu desenvolver integralmente os c lculos de m dia simples e velocidade m dia apenas na AMCE por outro lado na AT tais c lculos n o foram desenvolvidos por esses alunos Z Uma poss vel hip tese para explicar tal n
138. Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Por outro lado a categoria IN1 re ne todas as respostas que podem ser classificadas como incorretas inesperadas e ou insatisfat rias pois apresentam justificativas que parecem n o estarem pautadas nas observa es das din micas dos dois primeiros modelos computacionais Para essa categoria de respostas existe um total de dez 10 alunos ou seja aproximadamente 10 66 Essas respostas possuem em suas formula es erros como por exemplo a cada hora o el tron tem um campo n o est o ligados a um campo el trico eles n o ficam aleat rios o campo uniforme dentre outras importante destacar que nesses dois primeiros modelos as din micas simulam representa es apenas dos movimentos desordenados dos el trons e as respectivas configura es dos campos el tricos no interior do condutor met lico que n o est sujeito a uma DDP Nesse sentido tais educandos parecem n o ter conseguido descrever ou interpretar de forma satisfat ria esses modelos computacionais A Tabela 06 constru da a partir das respostas dadas pelos alunos para a terceira quest o do roteiro de atividades tamb m divida em duas partes A primeira mostra uma representa o visual e descri o sucinta do terceiro e quarto modelos utilizados na atividade A segunda parte exp e as categorias de respostas formuladas pelos estudantes ap s simula es
139. As principais diretrizes estabelecidas s o descritas abaixo 1 Promover um maior tempo para as simula es e visualiza es computacionais durante o desenvolvimento das quest es trabalhou se em m dia com o tempo de 25 a 30 minutos nessas tr s primeiras atividades 2 Em atividades de cunho Expositivo promover uma maior altern ncia entre simula es amp visualiza es e o desenvolvimento das quest es Em atividades dessa natureza notou se um melhor desempenho dos estudantes para a feitura das atividades propostas 3 Em geral observou se que o n mero de p ginas e quest es dos roteiros de atividades estava demasiado grande assim nos m dulos de F sica procurou se reduzir o tamanho dos roteiros Nesse sentido importante destacar que em 74 Cap tulo IV Concep o do Estudo nenhuma dessas tr s 3 primeiras atividades os roteiros foram desenvolvidos no tempo inicialmente previsto 4 Por fim decidiu se que os pr ximos roteiros teriam abordagens bem espec ficas e n o seriam elaborados com o objetivo de promover o estudo de v rios conceitos em uma mesma atividade importante destacar que essas diretrizes n o s o herm ticas e muito menos tem o car ter de estabelecer regras ou um formato r gido para abordagens de conte dos com essa metodologia Pelo contr rio tais diretrizes tem um sentido muito particular e foram estabelecidas para que as atividades pudessem ser desenvolvidas completament
140. Cap tulo III Perspectivas do Atual Cen rio Sobre o Uso do Computador no Processo de Ensino Aprendizagem de F sica 3 1 Introdu o Este cap tulo possui dois objetivos espec ficos O primeiro descrever e analisar em mbito geral o modo como as pesquisas de ensino aprendizagem de F sica que usam o computador e como suporte te rico um ou mais dos conceitos de modelos modelagem softwares ambientes de modelagem simula es e visualiza es computacionais discutidos no cap tulo anterior podem ser categorizados O segundo objetivo descrever e analisar a distribui o das pesquisas em peri dicos nacionais de acordo com a categoriza o estabelecida nesse cap tulo nessa primeira d cada e meia de s culo XXI O trabalho de revis o sobre os aspectos deste cap tulo incluem consultas a sete peri dicos nacionais O per odo estabelecido para busca foi de quinze anos a partir de 2000 Entretanto alguns peri dicos foram criados posteriormente De acordo com os crit rios de classifica o do sistema WebQualis da Capes em 2009 tais peri dicos se constituem nas principais refer ncias para o Ensino Aprendizagem de F sica Foram consultados os seguintes peri dicos Alexandria Revista de Educa o em Ci ncia e Tecnologia Caderno Brasileiro de Ensino de F sica Ci ncia amp Ensino Ensaio Pesquisa em Educa o em Ci ncias Revista 47 Cap III Perspectivas do Atual Cen rio Sobre o Uso do Computa
141. Ci ncias miscroscopic level quanto com o n vel macrosc pico the macroscopic level de representa o de modelos Assim dentro do cen rio de conhecimento da F sica as representa es simb licas s o feitas quase que exclusivamente a partir da linguagem matem tica Tais representa es s o usadas tanto para designar estados ou quantidades microsc picas como Spin Estados de Emaranhamentos Qu nticos quanto estados ou quantidades prioritariamente macrosc picas como Velocidade Acelera o For a entre outras se conectando assim nos n veis micro e macro de representa o dos modelos Por fim cabe ressaltar que tanto na Qu mica quanto na F sica os modelos produzidos pelos cientistas podem ser classificados em alguma desses tr s n veis de representatividade Dentro do contexto educacional do ensino aprendizagem de F sica atrav s do computador os modelos computacionais tem prioritariamente a fun o de representar aspectos do mundo natural nos dois primeiros n veis ou seja macrosc pico e microsc pico Assim por exemplo tais modelos s o constru dos para se representar os processos din micos de uma corrente eletr nica passando por um condutor met lico o processo de fiss o nuclear utilizado nas usinas o movimento de um autom vel em uma rodovia ou ainda o ciclo de mat ria e energia no processo de forma o de chuvas dentre tantas outras possibilidades A representa o simb lica feita priorit
142. Corrente El trica Uma Abordagem Quantitativa do Conte do importante destacar ainda no que diz respeito varia o das notas de desempenho entre a AMCE e a AT que no Diagrama 04 na segunda coluna os s mbolos e representam os estudantes que mantiveram o mesmo desempenho nas duas atividades e os s mbolos W indicam os educandos que diminu ram seus desempenhos Dessa forma com o aux lio dessas ferramentas poss vel saber quais s o os alunos que diminu ram ou mantiveram suas notas entre as duas atividades escolares propostas Diagrama 03 Diagramas do Desempenho dos Estudantes no Desenvolvimento das Rela es Matem ticas para o C lculo da Corrente El trica M dia na Atividade de Modelagem Computacional Expositiva 0 02030 0506507050901001 012 013014 015016 017015 019020 051 0 gt gt 053 0524 055 056 057 055 059 050 031 032 0553 0534 055 0536 0537 035 040 041 a 042 043 044 045 046 045 049 052 055 054 055 056 057 055 059 060 961 962 063 no a 964065066 967963 969970971 073074075 j a O a e nd CU a a Ji BI ji 2 39 50 51 3 E EN ND 0 E Es Nesses dois diagramas observa se como se deu a varia o das notas de Desempenho de cada aluno no desenvolvimento da atividade de Avalia o Trimestral AT ap s o intervalo m dio de 6 dias da aplica o da Atividade de Modelagem Computacional Expositva AMCE Nesse sentido tal diagrama o se torna de fundamental import ncia para se investigar
143. Cria Novo Vapor de gua X Dividir E Sem Ator Limpar lt Voltar Avan ar gt Cancelar ll Vapor de gua sobe Passo 1 Vapor de gua ao lado de sem ator Clicar e arrastar o objeto especial Sem Ator para a c lula direita na condi o inicial Adicionar uma Regra Adicionando a condi o da regra Para criar a regra arraste atores e cen rios Atores Cen rios Vapor de gua Nuvem E Lago Condi o Sem Cen rio Sem Ator A gt x Qualqu NA Qualquer Ator www modelab org ModeLab Modelling Laboratory Sele o de vizinhos Clicar nos vizinhos que a regra n o deve acessar Adicionar uma Regra Selecionando vizinhos Marque os vizinhos a serem testados AMMAL INA OROUA A Vizinhos y y y A sele o dos vizinhos a serem sorteados possibilita a cria o de efeitos mais Y L aleat rios XXX lt Voltar Avan ar gt Cancelar Passo 2 Muda posi o de Vapor de gua Clica se apenas no efeito Posi o do Ator Adicionar uma Regra Escolhendo o tipo de mudan a Escolha qual a modifica o na caracter stica do objeto ANITA OO A RO Descri o Mudan as B Criar Atores Posi o do Ator Vapor de agua FB Vapor de agua e Sem Ator Posi o do Ator lt Voltar Bvan ar gt Cancelar Passo 3 Vapor de gua se move para cima Novamente s h um efeito a selecionar Adicionar uma Regra Escolhendo o efeito Escolha um
144. GGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGEGGG D1 D2 O quarto modelo computacional representado parcialmente na Figura D1 se aproxima de uma situa o real pois no interior do fio met lico v rios el trons se movimentavam de forma ordenada da esquerda para a direita A Figura D2 representa o Campo El trico E no fio met lico esse campo agora t m dire es e sentidos constantes x FREQUENCIA DAS CATEGORIAS DAS REPRESENTA ES REPRESENTA ES cor Representa o apenas do Campo El trico E 0 0 0 0 50 0 055 Eme fam 025055 0750 00 205 0 5 0550 7 x a pe SID pro ES 035 04 0 2043 44 45 45 0 5019 ER ASE Ei di Sara 050 05 055 050 06 06 065 965 069 E Ss o E 07 97207 07 Exemplar do Aluno 43 40 ou 53 34 CO2 Representa o do Campo El trico E e das Cargas El tricas q ou el trons 3 ou 4 Exemplar do Aluno 12 IN1 Representa es Incorretas 0 070502 24 27 34 52 53 nO 54 o a A O Do 4 PRP ii oh 11 ou 14 67 t X k Ne gt e j em E ss e si a gt gt gt o aei oq gt lt gt lt gt S lt gt IN2 N o fizeram nenhuma representa o 9 0 0 570 00 7 5 ou 6 67 IN3 a Representa o do apenas Campo El trico E por m com o 0 0 50 0
145. III Perspectivas do Atual Cen rio Sobre o Uso do Computador no Processo de Ensino Aprendizagem de F sica Categoria 3 Em primeiro lugar em algumas dessas investiga es foram utilizados aportes conceituaiste ricos tais como teoria da aprendizagem significativa de Ausubel Modelo do Processamento da Informa o de Robert Gagn estrat gias como Predict Observe Explain POE como suporte te rico para as atividades computacionais propostas Para a implanta o dessas atividades utilizaram se softwares ou ferramentas computacionais de cunho prioritariamente comerciais que n o possuem uma arquitetura did tica espec fica como por exemplo planilhas eletr nicas plataformas para cria o de sites CD ROM textos did ticos em HTML e editores de v deos Tais aplica es s o utilizadas para ilustrar fen menos f sicos para alunos de n veis universit rio m dio regular e educa o especial Os conte dos abordados s o referentes gravita o ptica luz amp vis o campos amp potenciais el tricos Por fim resultados apontam para aumento da motiva o e autonomia nos estudos e boa receptividade desses materiais por parte deles Categoria 4 Como ponto de in cio pode se destacar que as pesquisas dessa categoria s o desenvolvidas nos mbitos do ensino m dio e universit rio Observa se em tais trabalhos perspectiva de utiliza o de softwares preponderantemente comerciais para o ensino aprendizagem de F sica
146. ISCIPLINAR NATUREZA EMP RICA ATIVIDADE COM FOCO QUALITATIVO 1 PROFESSOR ENVOLVIDO E PESQUISADOR ANALISE DESCRITIVA RESULTADOS APRIMORAMENTO DA METODOLOGIA POSSIBILIDADES E LIMITA ES METODOL GICAS MATEM TICA amp HIST RIA ABORDAGEM MULTIDISCIPLINAR NATUREZA EMP RICA ATIVIDADE QUANTITATIVA E QUALITATIVA 3 PROFESSORES ENVOLVIDOS E PESQUISADOR ANALISE DESCRITIVA RESULTADOS APRIMORAMENTO DA METODOLOGIA POSSIBILIDADES E LIMITA ES METODOL GICAS ATIVIDADEIV ESTUDO PRINCIPAL PESQUISA DESCRITIVA amp EXPLORAT RIA ATIVIDADE V F SICA ABORDAGEM DISCIPLINAR NATUREZA EMP RICA PESQUISADOR ATIVIDADE QUALITATIVA E QUANTITATIVA F SICA ABORDAGEM DISCIPLINAR NATUREZA EMP RICA PESQUISADOR ATIVIDADE QUALITATIVA E QUANTITATIVA ANALISE DESCRITIVA ANTES amp DEPOIS E DE CONTE DO RESULTADOS APRIMORAMENTO DA METODOLOGIA POSSIBILIDADES E LIMITA ES MOTODOL GICAS E DE CONTE DOS EM F SICA ANALISE DESCRITIVA ANTES amp DEPOIS E DE CONTE DO RESULTADOS APRIMORAMENTO DA METODOLOGIA POSSIBILIDADES E LIMITA ES MOTODOL GICAS E DE CONTE DOS EM F SICA Figura 03 Configura o dos Estudos Piloto amp Principal da Investiga o 65 Cap tulo IV Concep o do Estudo Tabela 02 Estrutura da Investiga o Sobre a Inser o dos Processos de Ensino Aprendizagem de Ci ncias com Modelagem Computacional no Ensino M dio TA Entre os M
147. MODELAGEM COMPUTACIONAL QUANTITATIVA 2006 Caderno Brasileiro de Ensino de F sica vol 23 n 1 p 93 122 abril de 2006 REIS E M amp LINHARES M P 2008 Integrando o Espa o Virtual de Aprendizagem Eva Forma o de Professores Estudo de Caso sobre o Curr culo de F sica no Ensino M dio In lt http www portal fae ufmg br seer index php ensaio article viewArticle 155 gt Acesso em 24 10 2014 R OS S L ARA JO I S VEIT E A 2012 El Uso Del Diagrama AVM Como Instrumento Para la Implementaci n de l s Principios de la Teor a del Aprendizaje Significativo Cr tico em Actividades De Modelaci n Computacional Para la Ense anza de la F sica Cad Bras Ens F s v 29 n Especial 2 p 935 964 out ROCHA P A C amp SILVEIRA J V P 2012 Estudo e aplica o de simula o computacional em problemas simples de mec nica dos fluidos e transfer ncia de calor Revista Brasileira de Ensino de F sica v 34 n 3 4306 2012 SALES G L VASCONSELOS F H L FILHO J A de C amp PEQUENO M C 2008 Atividades de Modelagem Explorat ria Aplicada ao Ensino de F sica Moderna com a Utiliza o do Objeto de Aprendizagem Pato Qu ntico Revista Brasileira de Ensino de F sica v 30 n 3 3501 SAMPAIO F F 1996 WLinklt Design Development and Testing of a Semi Quantitative Computer Modelling Tool Tese Doutorado em Educa o Institute of Education University of London London UK
148. Novos Par metros Curriculares Nacionais para o Ensino M dio Revista Brasileira de Ensino de F sica vol 24 n 2 Junho 2002 YAMAMOTO amp BARBETA V B 2001 Simula es de Experi ncias como Ferramenta de Demonstra o Virtual em Aulas de Teoria de F sica Revista Brasileira de Ensino de F sica vol 23 n 2 Junho de 2001 210 Anexos 211 Anexo A Manual do ModeLab ModeLab Modelling Laboratory NoDEl os q ao MODELLING LABORATORY ModeLab amp ModeLab Modelling Laboratory 2D La rcio Ferracioli Thieberson Gomes Rodrigo Marques da Silva R ModeLa D ModeLab Modelling Laboratory 2D O 2007 ModeLab Todos os direitos reservados Nenhuma parte deste trabalho pode ser reproduzida por quaisquer meios gr fico eletr nico ou mec nicos incluindo fotoc pia armazenamento grava o ou sistemas de armazenamento de informa o e de recupera o sem a permiss o escrita do autor Os produtos mencionados neste documento e suas respectivas marcas registradas pertencem aos seus respectivos donos O ModeLab e os autores n o fazem nenhuma reivindica o a estas marcas registradas O ModeLab e os autores n o assumem nenhuma responsabilidade sobre erros ou omiss es ou sobre os danos resultantes do uso da informa o contido neste original ou do uso dos programas e do c digo de fonte que podem o acompanhar O ModeLab e os autores nunca ser o respons veis pela perda d
149. UFCosm como Ferramenta de Estudo dos Modelos da Cosmologia Padr o Revista Brasileira de Ensino de F sica v 36 n 1 DIAS N L PINHEIRO A G amp BARROSO G C 2002 Laborat rio Virtual de F sica Nuclear Revista Brasileira de Ensino de F sica vol 24 n 2 Junho 2002 DORNELES P F T ARA JO I S amp VEIT E A 2008 Simula o e Modelagem Computacionais no Aux lio Aprendizagem Significativa de Conceitos B sicos de Eletricidade Parte Il circuitos RLC Revista Brasileira de Ensino de F sica v 30 n 3 3308 2008 DUARTE S E 2012 F sica para o Ensino M dio Usando Simula es e Experimentos de Baixo Custo Um Exemplo Abordando Din mica da Rota o Cad Bras Ens F s v 29 n Especial 1 p 525 542 set 2012 FEHSENFELD K M 2010 A Representa o de Fen menos de Cinem tica de Gases Utilizando o Ambiente de Modelagem Computacional Qualitativo ModeLab Um estudo Explorat rio com Estudantes Ingressantes na Educa o Superior Tese Doutorado em F sica Programa de P s Gradua o em F sica da Universidade Federal do Esp rito Santo Vit ria ES 2010 203 FERRACIOLI L 2004 A Integra o de Ambientes Computacionais ao Aprendizado Explorat rio em Ci ncias Projeto de Pesquisa financiado pelo CNPq Processo 30 4785 2004 0 FERRACIOLI L Gomes T CAMILETTI G G SILVA R M A MULINARIM H OLIVEIRA R R MARIN F C M FEHSENFELD K M VERBENO C H 2012 Ambi
150. a ou o ac mulo de experi ncias pr ticas que promover o a memoriza o de tais procedimentos que alguns autores denominam como modelos mentais A partir da ado o de algum desses dois caminhos e tamb m de simplifica es dos mesmos alcan a se por fim um benef cio que nesse caso o cozimento do arroz 30 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias Por outro lado os processos de modelagem podem ser de extrema complexidade e muitas vezes n o terem nenhuma rela o direta com o nosso cotidiano imediato Nesse sentido pode se usar como exemplo os processos de modelagem que est o intrinsecamente ligados aos trabalhos da ci ncia e dos cientistas segundo Harr 1978 A ci ncia uma representa o dos padr es e processos do mundo tanto naturais quanto sociais O meio pelo qual n s representamos o mundo para n s mesmos s o bastante diversificados incluindo formas lingu sticas abstratas e simb licas ic nicas pict ricas de representa o Harr 1978 p 275 nossa tradu o A ci ncia pode ent o ser entendida como uma representa o de padr es ou processos do mundo natural e social e assim o fazer cient fico se torna um cont nuo processo de modelar onde se usam representa es tais como estruturas lingu sticas n meros equa es s mbolos abstratos e s mbolos ic nicos figuras Tais representa es no cen rio cient fico proporcionam simplifica es
151. a rcio Ferracioli Rodrigo Marques Almeida da Silva e Thi berson Gomes e contou com contribui es de Rafael de Oliveira Essa vers o do Manual do Usu rio do ModeLab preliminar e solicita se queles que o utilizarem que encaminhem suas cr ticas e sugest es para modelab2 O sociedadedasaguas org 1 1 Organiza o do Livro Este manual dividido em tr s partes que buscam seguir uma sequ ncia l gica A primeira parte mostra como instalar sua vers o do Ambiente ModeLab A segunda parte detalha o Ambiente onde a medida que este vai sendo apresentado o exemplo de um modelo de um modelo especifico exemplificado para voc ao conhecer cada divis o do ambiente possa se quiser aprender a criar modelos fazendo o modelo que lhe apresentado A terceira etapa traz mais um exemplo para instru lo a construir modelos Sendo assim este manual tem por objetivo fornecer instru es sobre o ambiente ModeLab explicando como criar objetos regras e modelos Nele tamb m s o abordadas as diversas funcionalidades do ambiente inclusive as ferramentas de an lise de modelos www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 3 1 2 Instalando o ModeLab Instalar um exemplar do ModeLab em seu computador simples Basta ir ao site http modelab2 modelab org e clicar na op o Download no menu esquerdo do site Cadastre seu nome institui o e e mail e clique em enviar Escolha a op o para Linux ou Windows com um clique Salve o
152. a Seb 12 2 4 3 Dire es de Execu o de Regras seeseesessesersserrsssesssressresseesseeesseeessresessseesssees 15 24A Res mo de ReTaS neeite ni qua e g n a nada 15 2 5 rea de Simula o e Visualiza o seara meeerea me nsenseasaaeeeeeaeeseennenas 16 29 A Grade de Visualiza o aspas mia uata ei a ds T Rs S ES 16 2 5 2 G s Confinado em um RECIPIENTE sara iacaasasde nbs aaa aaa ade 17 2 5 2 1 Visualiza o do Modelo ssssecesssemanacasvirenascasaasasasatenasranea aca sessesnanoasaatian s 17 2 3 3 Gr fico de AMA NSES apasislessjussia et saia e ntagaa se asc na ssa do dl fassa adaga erradas 19 2 6 Menu Principali nad E E R RE E E EA E E ge 21 PAEAN a ENA OPNE EE R E T E E EE 21 PAP 5 SI EE E A E E E E E E A RR 24 PE RO ET EI E REE A ondas den Op Sud Dto sia aa pads ada aids 24 Ao Ea BP AN Fe OE RSI EE EEE A RR RES UR ERR AA PR RSO RR PBR ER PR DR PST PER DER O 24 2 Barrado Perramentas us a E a A EE 24 3 Exemplo de Cria o de Modelo nn iisssseeeeeneneenasaaanana 25 3 1 Evapora o de gua na superf cie de um lago erre reerreerereereanos 25 4 Referencias saansssnicioiniaaaiseniaio orar inssdaad atua fara aai ss inda ia daria ad nda dadas nas saida 30 www modelab org ModeLab Modelling Laboratory Pref cio Este Manual do Usu rio traz informa es sobre como trabalhar com o ambiente de modelagem ModeLab um ambiente de modelagem computacional qualitativo que
153. a de aula e posteriormente quando a atividade foi realizada em uma avalia o trimestral de sem nenhuma forma de aux lio tais alunos demonstraram a capacidade de realizar novamente todos os c lculos necess rios para a determina o da corrente el trica no fio condutor 155 Cap tulo VII An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Quantitativa do Conte do met lico evidenciando dessa forma tanto o engajamento na realiza o das atividades em sala de aula quanto os pr requisitos necess rios para a feitura das atividades na avalia o trimestral 7 3 2 3 Explicita o dos Estudantes a partir de Organogramas de Notas de Desempenho Educandos que Tiveram Varia es Diversas nas Notas de Desempenho 5 6 67 Para os cinco 5 alunos restantes observa se que houve varia es diversas de notas mas para nenhum deles a nota foi m xima em nenhuma das duas atividades Dessa forma para esse grupo espec fico de educandos temos apenas alunos que diminu ram suas notas de desempenho entre as duas atividades escolares Cabe ressaltar ainda que nem na AMCE ou na AT essa nota foi m xima Assim o Organograma 03 mostra respectivamente como foram essas varia es de notas para os cinco 5 estudantes Notas dos Alunos na AMCE Notas na AT Organograma 03 Estudantes que Diminu ram suas Notas de 4 3 e 2 para 2 1 e 0 Entre as Duas Atividades Escolares Como pode ser observado nesse o
154. a dos m dulos educacionais para se estudar como os c lculos de M dia Moda e Mediana de sobreviv ncia dessas batalhas poderiam ser efetuados Por fim os educandos usariam esses dados para analisar e predizer o que acontece em uma batalha onde as condi es dos ex rcitos s o as mesmas Soldados Crist os RH FHE HEH HR EHER HHEH HEHHE Cavalaria Crist DEBDRDDRERDEDEDEODDERSDDERHDERES COCOOCOCCCCOOCOCPOCACOCOCCCCCOOS 0O00COCCCCCCOCCCCCOCCOCCCOOCHC000 e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e 4 EHHE TH HHHH HE Soldados Mul umanos t 7s t 33s t 60s Figura 05 Representa o Parcial da Evolu o Temporal das Simula es Computacionais do Modelo Batalhas Medievais Utilizado no M dulo Educacional sobre Estat stica Na Figura 05 poss vel observar sequencialmente seis momentos da simula o computacional da batalha entre crist os e mul umanos ou seja t 0 7 20 23 33 e 60 s Os cones verdes vermelhos azuis e amarelos representam respectivamente a cavalaria mul umana os soldados mul umanos os soldados crist os e a cavalaria crist medida que o tempo passa mul umanos e crist os se enfrentam no campo de batalha parte em marrom e laranja nas figuras sendo que 71 Cap tulo IV Concep o do Estudo tal enfrentamento ocasiona gradativamente a diminui o dos ex rcitos at que um deles d
155. a esse grupo de alunos Alunos com Notas 9 na AMCE Notas na AT Organograma 05 Estudantes que na AMCE Tiveram Notas 9 e posteriormente Mantiveram as suas Notas em 9 na AT Para os outros 13 alunos 6 9 10 15 20 25 27 28 33 37 39 45 e 48 observa se que seus parceiros de duplas n o obtiveram o mesmo desempenho m ximo na AT Nesse sentido tem se que as respectivas notas dos seus parceiros de duplas s o 4 4 0 4 7 2 4 0 0 0 0 4 Assim para seis desses alunos seus pares diminu ram a nota na AT para O ou 2 notas consideradas baixas para os outros seis educandos seus parceiros 171 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do diminu ram o desempenho para 4 ou 7 ou seja notas que podem ser consideradas m dias e altas respectivamente 8 2 2 3 Explicita o dos Estudantes a partir de Organogramas de Notas de Desempenho Educandos que Aumentaram suas Notas para o Valor M ximo 18 15 78 No Organograma 06 s o mostrados os alunos que aumentaram seus desempenhos para o valor m ximo de nove 9 na AT Nesse organograma os n meros mostrados dentro das elipses menores esquerda que por sua vez est o inseridas em uma nica elipse representam os 18 estudantes das duplas de acordo com as suas notas na AMCE Por fim na elipse direita est o s notas que tais alunos obtiveram na AT nesse caso todos com a nota m xima de
156. a melhoria da compreens o de conceitos cient ficos constata o de que a modelagem possui um entendimento amplo e por fim que muitas vezes desconsidera o seu contexto de utiliza o dentro das ci ncias exatas Categoria 7 Inicialmente pode se destacar que esses trabalhos exp em a necessidade de se investir em cursos de forma o inicial e p s gradua o de professores na concep o e constru o de ferramentas computacionais com design espec ficos para as particularidades de cada ci ncia Apresenta se tamb m alguns softwares educativos utilizados em estudos de forma o de professores tais como Vest 21 Mec nica hipertextos planilhas eletr nicas e o software ambiente Modellus Alguns resultados desses estudos indicam que essas ferramentas computacionais utilizadas em cursos de forma o de professores s o bem avaliadas tem a potencialidade de promover mudan as nas concep es sobre ensino conte do metodologia e avalia o na F sica indicando assim boa aceita o de tais ferramentais pelos professores em suas pr ticas educativas 54 Cap II Perspectivas do Atual Cen rio Sobre o Uso do Computador no Processo de Ensino Aprendizagem de F sica 3 3 Distribui o de Frequ ncia dos Artigos Analisados 2 Etapa Uma Vis o Geral da Produ o Cient fica da rea Com o objetivo de se entender como se deu a distribui o desses sessenta e oito 68 artigos categorizados descritos e analisados na s
157. a p gina est representada uma pista dupla onde transitam v rios autom veis inclusive uma moto preta e um jipe vermelho Ao lado dessa pista existe uma linha f rrea onde se move um vag o de trem 157 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do Se AS usado para indicar o m dulo ou valor do deslocamento feito pela moto Jipe ou o trem e um intervalo de tempo At A velocidade m dia v M dia dOs autom veis ser o definidas pela equa o matem tica V m dia AS At 1200 m Figura 15 Representa o de Uma Pista Dupla e um Trilho de Trem no ModeL Ob A partir da equa o matem tica da velocidade m dia pode se dizer que a Atividade V quest o 3 itens a b ce d do Roteiro de Atividades Ap ndice D realizado na perspectiva Explorat ria ou seja com os alunos simulando visualizando e produzindo os dados tiveram como objetivo trabalhar o c lculo da velocidade m dia dos tr s m veis em destaque da Figura 15 Em um segundo momento em m dia 4 5 dias ap s o trabalho com esse M dulo Educacional na quest o 01 itens ae b da Avalia o Trimestral Ap ndice E tal tem tica foi novamente trabalhada a partir de uma situa o problema por m sem o uso de simula es visualiza es e produ o de dados computacionais 8 2 1 Analises do Quarto Bloco de Dados Escala Num rica amp Tabela Cruzada de Notas de Desempenh
158. a se move aleatoriamente Il Part cula ao lado de Part cula Muda dire o de Part cula Part culas trocam de dire o entre si IIl Part cula ao lado de Parede Muda dire o de Part cula Part cula rebate Tabela 1 Regras do modelo G s Recipiente Para as regras da Tabela 1 a constru o dos tr s passos descrita abaixo Il Part cula se move aleatoriamente Passo 1 Part cula ao lado de sem ator Clicar e arrastar o objeto especial Sem Ator para a c lula da direita na condi o inicial www modelab org ModeLab Modelling Laboratory Adicionar uma Regra Adicionando a condi o da n Para criar a regra arraste atores e cen rios Atores O Part cula Sem Cen rio E Parede K Qualgu Sem do mm ES VA Qualquer Ator Passo 2 Posi o de Part cula Clicar na op o Posi o do Ator Adicionar uma Regra Escolhendo o tipo de mudan a Escolha qual a modifica o na caracter stica do objeto Descri o Mudan as B Criar Atores Particula Particula e Sem Ator Posi o do Ator Posi o do Ator Modeling Laboratory Passo 3 Part cula se move Selecionar a op o pular para Adicionar uma Regra Escolhendo o efeito Escolha um efeito e teste o na ae Descri o Efeitos Ie Pular Para Pular Para Modelling Laboratory ll Part cula rebate em Part cula Passo 1 Part cula ao lado de
159. a um 1 amp um 1 educando para zero 0 Por fim considerando se o eixo verde horizontal 146 Cap tulo VII An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Quantitativa do Conte do t m se as frequ ncias totais dessas notas na AT nesse exemplo s o respectivamente vinte 20 e treze 13 Tabela 14 Tabela Cruzada com as Notas de Desempenhos e Frequ ncias de Notas de Desempenhos para os 75 Estudantes na AMCE e na AT Frequ ncia das Notas de Desempenho na Avalia o Trimestral 75 13 2 24 2 5 nl Fe Desempenho na Atividade de Modelagem Computacional Explorat ria AMCE J9WV euojesojdxa jeuojsejnduios uwabejopoy ap epepinny eu oyuaduissag ap selon sep erougnbal Desempenho na Avalia o Trimestral AT N denomina as NOTAS de Desempenho dos Alunos F denomina a FREQU NCIA de notas de Desempenho dos Alunos As cores em VERMELHO AMARELO AZUL correspondem aos alunos que respectivamente DIMINUIRAM MANTIVERAM ou AUMENTARAM seus Desempenhos entre as duas atividades Assim a partir dessa perspectiva de analise o primeiro aspecto que ser apresentado aqui a varia o total das notas de Desempenho dos setenta e cinco 75 estudantes entre as duas atividades escolares Nesse sentido o diagrama mostra que essas notas diminu ram para sessenta e quatro 64 estudantes 85 34 do total foram mantidas constantes para onze 11 14 66 e por fim n o foi observado nenhu
160. ado inicial do modelo do G s Confinado em um Recipiente Tendo feito o desenho na grade clique no bot o indicado na Figura 12 para simular o modelo A Figura 21 mostra uma sequ ncia de imagens capturadas da simula o do modelo G s Recipiente a cada determinado n mero de passos de tempo Nesta sequ ncia observa se o comportamento de difus o das part culas do g s de forma a tornar a sua distribui o homog nea www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 19 Figura 21 Seq ncia da simula o do modelo do G s Recipiente Aqui termina a montagem do nosso modelo e com ele voc conheceu como criar um modelo especifico dar regras de intera o entre os objetos e por visualiz lo para interpretar seus resultados Mas o Ambiente ModeLab2 possui ainda uma ferramenta muito interessante que pode ser usada em diversos outros modelos a serem criados por voc E a ferramenta de an lise gr fica que voc ir conhecer agora 2 5 3 Gr fico de An lise Uma segunda forma de visualiza o permite ao estudante observar como as quantidades dos objetos variam com o decorrer do tempo Nesta outra forma tamb m poss vel comparar os gr ficos de mais de um objeto ao mesmo tempo e assim perceber se existe alguma rela o entre as popula es de objetos diferentes como mostra a Figura 22 Tamb m poss vel exportar os dados da simula o para um arquivo texto que pode ser aberto em um programa de tratamento matem tico ext
161. agens e desvantagens que tal aparato tecnol gico traz como implica es para as pr ticas docentes 201 Refer ncias Bibliogr ficas ANJOS A J S 2008 As Novas Tecnologias e o Uso dos Recursos Telem ticos na Educa o Cient fica A Simula o Computacional na Educa o em F sica Cad Bras Ens F s v 25 n 3 p 569 600 dez 2008 ALVES D T AMARALY J V amp NETO J F M 2002 Aprendizagem de Eletromagnetismo via Programa o e Computa o Simb lica Revista Brasileira de Ensino de F sica vol 24 n 2 Junho 2002 ARANHA M L de A Hist ria da Educa o Editora Moderna LTDA S o Paulo 2008 2 Edi o ARA JO S VEIT E A amp Moreira M A 2004 Atividades de Modelagem Computacional no Aux lio Interpreta o de Gr ficos da Cinem tica Revista Brasileira de Ensino de F sica v 26 n 2 p 179 184 ARA JO S VEIT E A MOREIRA M A 2012 Modelos Computacionais no Ensino Aprendizagem de F sica Um Referencial de Trabalho Investiga es em Ensino de Ci ncias V17 2 pp 341 366 ARA JO S VEIT E A amp MOREIRA M A 2004 Uma Revis o da Literatura Sobre Estudos Relativos a Tecnologias Computacionais no Ensino de F sica Em lt http Avww if ufrgs br cref ntef producao IIEIBIEC PDF gt Acesso em 19 de Outubro de 2014 ARNOLD F J amp PEL C A 2004 Simula o computacional de campos ultra s nicos Revista Brasileira de Ensino de F
162. alor M ximo 35 30 70 Continuando as analises dessa se o no Organograma 05 s o mostrados todos os alunos que mantiveram a nota m xima nas duas atividades Como foi exposto anteriormente 35 estudantes possuem esse comportamento Da mesma forma que na se o anterior o Organograma 05 foi produzido com o aux lio dos Diagramas 05 amp 06 nele pode se observar separadamente esses 35 educandos Dessa forma podem se observar no organograma que 35 estudantes obtiveram nota m xima nas duas atividades 22 deles s o compostos por 170 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do alunos da mesma dupla s o eles 1 1 16 16 18 18 21 21 22 22 26 26 31 31 40 40 41 41 46 46 47 e 47 Assim para tais educandos pode se levantar uma hip tese contr ria hip tese inicial proposta para os 25 alunos representados na elipse azul do Organograma 04 ou seja na atividade de modelagem computacional o fato dos alunos terem trabalhado em duplas e com apenas um roteiro de atividades para os dois estudantes parece n o ter ocasionado maior engajamento e nem melhor desempenho na AT de apenas um dos estudantes da dupla pois ambos obtiveram nota 9 na duas atividades escolares Da mesma forma uma suposta falta de pr requisito para efetuar c lculos de movimentos de corpos e tamb m falta de engajamento nas atividades propostas n o podem ser atribu das
163. amb m nas tabelas 06 e 07 com o uso dos ndices 6 e 7 respectivamente Na categoria CO1 foram reunidas todas as respostas que versavam sobre o fato de que os el trons n o formavam uma corrente el trica nica e exclusivamente pelo fato dos movimentos deles serem desordenados n o ordenados aleat rios n o uniformes dentre outras denomina es Tal categoria de resposta foi formulada por quarenta e nove 49 educandos ou seja aproximadamente 65 34 das respostas 90 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Tabela 05 An lise das Atividades da Primeira Quest o do Roteiro de Atividades MODELOS COMPUTACIONAIS MOVIMENTO to ALEAT RIO BO A1 DIROOODIBO noBSLAVOSO sa aazsass VANDORDOOVS BVAVGDVVOR DBSNGLVS DASSDUCVVO ROG DOSSDNSELNVORVOR DOVASLELHA DBBNOBOANGACECOCHCONCOSDORBSOOCCORNRENDA A2 O primeiro modelo computacional representado parcialmente na Figura A1 totalmente hipot tico pois no interior do fio met lico simulava se um nico el tron se movimentando de forma aleat ria A Figura A2 representa o Campo El trico E no fio met lico esse campo tem dire es e sentidos distintos para cada ponto do espa o MOVIMENTO ALEAT RIO B1 DIRIGO a e btd SR ana 0VDAGHOLA BVOVGVOAR o Bo e DOGBVDILBROVDVONHAVSAO BBNOBOANGISECOCOCONCOSDOBEDOSCCONNGENSE B2 O s
164. aminho para que os conhecimentos cient ficos possam ter uma maior possibilidade de consolida o no ambiente escolar Assim a pr xima se o ser dedicada ao desenvolvimento te rico e conceitual desses conceitos computacionais no contexto da educa o 32 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias 2 4 Modelos Computacionais Modelagem Computacional amp Softwares Ambientes de Modelagem Computacional na Educa o em Ci ncias O surgimento da computa o e o desenvolvimento de recursos de inform tica dos ltimos cinquenta anos trouxeram novas e poderosas ferramentas de constru o de conhecimento associada ao computador quais sejam os modelos computacionais e os processos modelagem computacional Estes aliados a outras formas de conhecimento geraram grande desenvolvimento de v rios ramos das ci ncias em geral especificamente na F sica podem se citar como exemplos a F sica de Part culas Cosmologia F sica M dica Fractais Aut matos Celulares dentre outras reas De outra monta a r pida populariza o do computador e de suas tecnologias em todos os setores da sociedade faz desse mais do que uma importante ferramenta de constru o de conhecimento para a ci ncia tornando o tamb m uma ferramenta para os mais diversos usos pessoais No contexto educacional tal ferramental pode vir a se constituir como um importante instrumento de inova o no processo de ensin
165. ap s o Desenvolvido para o M dulo Educacional sobre Movimento dos Corpos A partir das descri es dos modelos computacionais e roteiros de atividades dos Estudos IV amp V ser o feitas algumas considera es finais sobre a estrutura o desse Estudo Principal 82 Cap tulo IV Concep o do Estudo Em primeiro lugar levando se em considera o o que foi discutido no Cap tulo Il sobre modelos na F sica pode se observar que o modelo de corrente el trica proposto de representatividade microsc pica uma vez que corresponde s reprodu es de entidades subat micas que n o podem ser observadas diretamente a olho nu Por outro lado o modelo sobre velocidade m dia de representatividade macrosc pico pois corresponde a uma montagem nesse caso computacional separada e isolada te um todo possuindo a caracter stica de ser observ vel no mundo real a olho nu Um segundo aspecto a ser considerado refere se s abordagens dos conte dos estudados a partir desses dois modelos Nesse sentido s o nos roteiros de atividades que os modelos micros e macros podem ser estudados simbolicamente Essa simbologia pode ser estruturada atrav s de n meros vari veis equa es an lises de proporcionalidade descri es e explica es escritas Especificamente para os roteiros das Atividades IV amp V as quest es tiveram duas formas distintas de abordagens Para o roteiro sobre correntes e campos el tricos as quest es
166. ariamente em uma abordagem matem tica e n o computacional Os modelos computacionais microsc picos ou macrosc picos s o estudados a partir das quantidades variantes associadas aos fen menos Por exemplo ao se criar um modelo computacional din mico sobre corrente el trica em um condutor met lico para uma aula de F sica seria necess rio tamb m utiliza o da equa o matem tica de corrente m dia AQ At Dessa forma a visualiza o computacional ganha um papel de destaque quando se usam modelos computacionais de fen menos micro ou macro para o estudo das ci ncias F sicas pois uma das principais potencialidades desses modelos exatamente tornar poss vel que os fen menos possam ser 45 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias representados de forma din mica ou seja com movimento na tela do computador Nesse sentido PAIS 2002 destaca ainda que No caso de programas destinados visualiza o de figuras representativas de conceitos em que tais figuras sejam dotadas de movimento n o se trata mais da representa o por um nico ponto de vista como nas perspectivas est ticas tais como aquelas que se encontram nas p ginas do livro A variabilidade dos ngulos e a inclus o do movimento permitem uma mudan a radical do processo de representa o Pais 2002 p 153 preponderante entender que os softwares de modelagem computacional permitem a constru
167. arior do se n o faz com que as cargas se desloquem sempre para o esto lado Por firm roprnsento assa cao no quado abaixo na labela acima calcule em primeiro lugar o n mero m dia de dp eede moo transversal do ho met lico parle Amarela do fa nos 10 dez segundo arcada ern seguia cakle a cum da carga proa cota nesse n mero midio da el trons e por fim use a equa o 1 e ablenha a corrmre m dia que passou pelo fio da forcaira a quarta simula o responda Existam carpas el tricas no interior do fome E a js cargas agora conseguem formar uma corrente el trica atuo Corau Passaun da Carnea re dc imetro L j aliha SA ii db Novamente a parte da terceira o quarta simula es responda Existe campo el trico no interior ir a quantidade de cargas odelo amp dividir pelo t aqu 3 Problematiza o A port do estudo desse modelo em can es afeenes ou soja alguns dos fatores que influenciam tal far mano voc seria capaz de entondor a vm fio congutor Em quais dida js temos uma comente el trica Como calcular a corrente el trica em um fio condutor 4 Explorando o Modelo A parit das semula es festas pelo professor com o modelo fa a as ailvidades css pr ximas p ginas com Informa es qu sa pedem Diante da imers o do espa a e da vastid o do fam sinto Me Amerrsarmanto fz em chac um plrta em ums po a com voc s Figura 10 Roteiro de Atividades Dese
168. as institucionais das salas de inform tica com sem inter intranet ou a partir de iniciativas individuais com notebooks smartphones com internet m vel ou tablets tecnologias estas que est o cada vez mais incorporadas no dia a dia dos estudantes Dessa forma esse cap tulo tem por objetivo principal estruturar uma discuss o te rica a partir de conceitos espec ficos utilizados no contexto tecnol gico educacional atual quais sejam Modelos Modelagem Modelos Computacionais Modelagem Computacional Softwares Ambientes de Modelagem Computacional Simula es Computacionais e Visualiza es Computacionais e a partir dessa discuss o analisar como tais conceitos podem ser estruturados para se propor atividades de ensino aprendizagem de conte dos espec ficos de ci ncias 27 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias Por fim o presente trabalho pretende estruturar e investigar diferentes fazeres pedag gicos quando se associa conte dos espec ficos de Ci ncias com nfase em F sica aos conceitos citados no par grafo anterior em uma perspectiva de ci ncia como investiga o FERRACIOLI et al 2012 e dessa forma apresentar descrever e analisar possibilidades amp limita es e ou vantagens amp desvantagens de atividades dessa natureza no cotidiano da escola 2 2 Modelos O que um modelo Apesar dessa pergunta ser formulada em poucas palavras a sua resposta n o sim
169. as varia es de notas observadas atrav s da Tabela 14 pois poss vel explicitar os alunos Assim partir desses diagramas poss vel se construir os organogramas que mostram as varia es de notas por aluno e que ser o apresentadas na pr xima se o Diagrama 04 Diagramas do Desempenho dos Estudantes no Desenvolvimento das Rela es Matem ticas para o C lculo da Corrente El trica M dia na Avalia o Trimestral 5 015 025 926 030 934 036 041 049 06 063 07 o 11 4 Ya Ys Yo Yas Yese o a jo 3i Yis Yes o 0 2 21 Y5 V7 Vii Vi Vaiz Vai Vo Va Yaz Vao Yag Vas Vay Vag Vs 24 Vi V2 V Vo Vu Vis Vo Vo Vag Vas Vag Voo Vaz Ysi Vs Vei Ves Yez Vo V74 EEE DEPARA 2 do A AE i AE eee AREARE Por fim vale destacar ainda que para uma melhor visualiza o da din mica de notas dos alunos a an lise ser feita a partir do n mero de alunos 151 Cap tulo VII An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Quantitativa do Conte do que diminu ram suas notas a partir de cinco 5 cinquenta e nove 59 ou 78 66 mantiveram suas notas em cinco 5 onze 11 ou 14 67 e por fim os alunos que tiveram varia es diversas das suas notas cinco 5 ou 6 67 7 3 2 1 Explicita o dos Estudantes a partir de Organogramas de Notas de Desempenho Educandos que Diminu ram suas Notas a Partir da Nota M xima 59 76 66 As analises dessa subse o ser o moldadas a partir dos
170. as cargas alterem seus sentidos frequentemente INT Sim por que os el trons mudam de dire o a cada hora est o em uma dire o diferente da outra est o direcionados para lados diferentes em cada ponto do metal v o para uma dire o diferente a cada hora tem uma posi o diferente IN Sim porque vai sempre em uma dire o ele neutro assim n o haver corrente positiva ou negativa cada ponto aponta para um lado sendo positivo e negativo o pr prio campo n o tem movimento uniforme s o movimentos aleat rios FREQUENCIA DAS RESPOSTAS 7 0 5 05 0 0 60 9072 07207 202 075 5 5372 03 0355 055 35 0 0 5 47 45 49 05 0572 05 54 55 55 057055055 060 52 063 os 065 066 967 065 069 07007 07207 075 51 ou 68 7 js 2 57 0 0 95 11 ou 14 67 1 ou 1 34 0 5 0250290 0 055 8 ou 10 67 0270 305007 4 ou 5 34 7 E o E Para uma melhor apresenta o dos dados as representa es dos Campos El tricos E feitos pelos alunos ser o apresentadas em uma tabela complementar Tabela 09a 114 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Na categoria CO1 foram reunidas todas as respostas que versavam nica e exclusivamente sobre o fato das configura es dos campos el tricos no interior do condutor met lico terem as caracter stica
171. as dos campos e depois deixar a segunda quest o em branco foi observada em apenas uma 1 situa o Tal estudante por m respondeu de forma totalmente correta situa o problema na avalia o trimestral Por fim ainda relacionado ao mapeamento das varia es de respostas observadas nas duas atividades escolares tem se que nos quatro 4 quadrantes em cinza escuro dois 2 alunos formularam as duas respostas de forma incorreta para os questionamentos das quest es 02 amp 04 do roteiro de atividades Dessa forma foi observado que para esses alunos a combina o de resposta formulada foi IN2 IN2 Contudo na avalia o trimestral tem se que um 1 educando respondeu a quest o problema de forma correta e ou outro de forma incorreta Nos dois pr ximos cap tulos ser o apresentados descritos e analisados os dados referentes parte quantitativa das atividades dos Estudos IV amp V 141 Cap tulo VII An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Quantitativa do Conte do 7 1 Introdu o Nesse cap tulo come a a segunda parte das analises dos dados produzidos constru das a partir da terceira parte do m dulo educacional e avalia o trimestral da Atividade IV e de toda a Atividade V Para tais dados ser o feitas descri es quantitativas cria o de escalas num ricas notas sobre o desenvolvimento quantitativo n meros vari veis e equa es estudo matem
172. as estat sticas Tabelas com vari veis qualitativas categoriza o amp frequ ncias Diagramas de desempenhos qualitativos de categorias de respostas Diagramas de desempenhos quantitativos de notas Organogramas das varia es de notas e por fim Tabelas Cruzadas de desempenho e frequ ncias de notas Neste cap tulo ser o apresentadas as analises e discuss es da primeira de tr s partes dos dados produzidos pela aplica o do M dulo Educacional da Atividade IV da investiga o Principal Os resultados aqui apresentados possuem duas fontes s o elas parte do Roteiro de Atividades e tamb m parte da Avalia o Trimestral 87 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do 5 3 Analises do Primeiro Bloco de Dados Tabelas com Vari veis Qualitativas Categoriza es e Frequ ncias Corrente El trica Antes de apresentarmos efetivamente a primeira parte de analise dos dados cabe nesse momento apresentar um pouco da teoria el trica dos corpos e tamb m quais foram os objetivos dessa primeira parte do Estudo IV Dessa maneira acredita se que os dados ser o melhores entendidos e contextualizados dentro dessa investiga o Todos os corpos da natureza s o constitu dos de tomos que por sua vez s o compostos de tr s part culas fundamentais s o elas os pr tons os el trons e os n utrons De acordo com os modelos at micos atuais pr tons e n ut
173. as investiga es de Gomes 2003 e Oliveira 2006 sobre o Software Ambiente de Modelagem Computacional Qualitativo WorldMaker OGBORN 1992 os resultados gerados por tais pesquisas forneceram subs dios para o desenvolvimento de um novo Software Ambiente de Modelagem Computacional Qualitativo tamb m estruturado a partir da met fora de Objetos amp Eventos Dessa forma iniciou se em agosto de 2004 o Projeto de Pesquisa A Integra o da Modelagem Computacional Baseada nas Regras de Aut matos Celulares no Aprendizado Explorat rio de Ci ncias que desenvolveu o Ambiente de Modelagem Computacional Qualitativo denominado ModeLab acr nimo de Modelling Laboratory 2D rea de Simula o e Visualiza o rea de Modelagem B arquivo Exbir Janela Ajuda a alo RI Id gt Emo E E Editor de Objetos Janela de Simula o e Visualiza o gt Seletor das dire es eD DY t Z A en 0s em Nome 1 An lises Janela de Ss I Editor de Gr fico regras Ei ame R Figura 04 Layout do Ambiente de Modelagem Computacional Qualitativo ModeL ab A interface do Ambiente ModeLab mostrada na Figura 04 foi desenvolvida de forma a permitir que se abra simule e se visualize mais de um modelo 68 Cap tulo IV Concep o do Estudo simultaneamente Sua estrutura constitu da de duas reas principais a rea de Mode
174. b org ModeLab Modelling Laboratory 22 ModeLab buscando varrer todas as suas fun es e ferramentas Atrav s do Menu Principal poss vel gerenciar todas as funcionalidades do Ambiente de Modelagem Computacional Qualitativo ModeLab 2 6 1 Arquivo Fornece op es para a manipula o de arquivos de modelos e tamb m para configurar o ambiente e Novo Inicia a cria o de um modelo e Abrir Abre um modelo criado anteriormente e Recentes Lista os ltimos modelos acessados e Salvar Salva o modelo criado ou modificado e Salvar como Permite salvar o modelo em foco com um nome diferente e Salvar tudo Salva todos os modelos abertos de uma s vez e Exportar Permite fazer exporta o de diversas informa es do modelo em arquivos separados que podem ser analisados posteriormente As formas de exporta o de informa es s o Regras gt Estrutura do modelo Fornece na forma de uma tabela a estrutura completa do modelo incluindo suas propriedades e os objetos criados Tamb m fornece as regras de cada objeto separando aquelas que possuem estrutura semelhante Isso permite fazer uma rela o das regras de objetos diferentes do modelo mas que possuem estruturas semelhantes Nesta tabela os tr s passos de constru o das regras s o explicitados gt Estrutura de regras Fornece uma imagem na forma de grafo da estrutura do modelo contendo os objetos criados e associando aqueles que possuem reg
175. bre a constru o de modelos As informa es est o relacionadas tanto ao ambiente quanto met fora de objetos e eventos Atrav s deste item poss vel estudar modelos previamente constru dos e alguns conceitos envolvidos com as atividades relacionadas a constru o de modelos As op es de ajuda s o e Conte do www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 25 Permite acessar todo o conte do de Ajuda e Atualizar Caso seja desenvolvida uma nova vers o do ModeLab esta op o atualiza a vers o antiga automaticamente atrav s da internet e Sobre Fornece algumas informa es sobre o ModeLab 2 7 Barra de Ferramentas A barra de ferramentas faz o acesso r pido s principais fun es do ModeLab tais como criar novo modelo e salvar modelo entre outras As fun es desta barra s o mostradas na Figura 32 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1410 11 12 1413 14 15 16 17 18 419 JBa OC a fer JeoZa ve 2 H ga Figura 32 Barra com as principais fun es do ModeLab 1 Novo Modelo Cria um novo arquivo no qual o modelo pode ser constru do 2 Abrir Modelo Abre um arquivo que cont m um modelo criado anteriormente 3 Salvar Modelo Salva um arquivo com o modelo criado 4 Propriedades do Modelo Mostra a janela na qual poss vel editar as propriedades do modelo 5 Mostra o Gr fico Mostra o Gr fico de An lise da simula o 6 Configura es do ModeLab Mostra a janela de configura es do ambiente 7 M
176. cas sobre a arte da produ o desses trabalhos uso do computador como ferramenta de aquisi o de dados em laborat rios de F sica e interface tecnologia conhecimento no ensino aprendizagem espec fico de F sica T m se tamb m que alguns desses artigos procuram estabelecer di logos com teorias educacionais da aprendizagem significativa de Ausubel 53 Cap III Perspectivas do Atual Cen rio Sobre o Uso do Computador no Processo de Ensino Aprendizagem de F sica Novak Gowin Teoria dos Modelos Mentais de Johnson Laird diagramas AVM adapta o do V do Gowin para a modelagem computacional Tais trabalhos procuram mostrar entre outras coisas caracter sticas ess ncias de Softwares Ambientes de Modelagem Computacionais como o Modellus bem como delinear outras perspectivas de uso do computador como por exemplo realidade virtual aquisi o de dados em laborat rio e ou pela internet entre outras possibilidades Como resultados principais pode se apontar perspectivas te ricas e metodol gicas para o uso desse ferramental no contexto educacional estabelecimento de rela es entre simula es e experimenta o real em ci ncias potencialidades e dificuldades de implanta o das estrat gias computacionais para o ensino aprendizagem de F sica predile o em trabalhos da rea por abordagens em mec nica newtoniana convic o que a modelagem computacional uma das mais efetivas estrat gias did ticas para
177. cida para a primeira d cada e meia de s culo XXI No Cap tulo IV exposta uma concep o geral da pesquisa ou seja s o apresentados o Objetivo Geral os Objetivos Espec ficos e as Quest es B sicas de Pesquisa dessa investiga o nesse cap tulo tamb m que s o descritos os cinco Estudos que compuseram a Investiga o No Cap tulo V denominado de An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do os dados referentes primeira parte do Estudo IV s o apresentados descritos e analisados Nessa dire o s o apresentados os resultados provenientes de atividades com e sem modelagem computacional a partir de uma abordagem qualitativa sobre a defini o cient fica de correte el trica em condutores met licos No Cap tulo VI denominado de An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do os dados referentes segunda parte do Estudo IV s o apresentados descritos e analisados Novamente 24 Cap tulo I Contexto amp Organiza o do Estudo s o apresentados os resultados provenientes de atividades com e sem modelagem computacional a partir de uma abordagem qualitativa sobre as configura es ou organiza o de campos el tricos em um condutor met lico com e sem diferen a de potencial DDP No Cap tulo VII denominado de An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Quantitativa do Cont
178. computador computacional de uma ideia um objeto um evento um processo ou um sistema No mesmo caminho a modelagem computacional a atividade humana de construir modelos no computador utilizando para tal os recursos de representa o e simplifica o oferecidos pela m quina com o objetivo de alcan ar algum benef cio espec fico seja ele qual for O que h de especial sobre atividades escolares que usam os modelos computacionais e os processos de modelagem computacional A resposta para essa pergunta ser dividida em duas partes Assim em primeiro lugar deve se compreender que tais atividades t m como uma de suas caracter sticas o poder de contrapor os conhecimentos pr vios que os estudantes t m sobre determinados fen menos Nesse dom nio NORMAN 1983 aponta pelo menos duas caracter sticas deficit rias desse conhecimento pr vio o qual ele denominou de modelos mentais que as pessoas apresentam sobre os fen menos naturais e sociais em geral s o elas 1 Modelos mentais s o incompletos 2 As habilidades das pessoas em dinamizar seus modelos s o severamente limitadas Essas duas caracter sticas sobre o que o autor denomina de modelos mentais se complementam de forma harm nica com as duas principais pot ncias preponderantes dos modelos computacionais e da modelagem computacional em geral destacados por FORRESTER 1994 da seguinte Computer is a machine It follows prescribed steps without consider
179. conde linhas de grade Mostra ou esconde as linhas de grade do Gr fico permitindo diferentes an lises 650f h ns dono ogononto sopas ooo dono nano nt 850 600 mg qa 4 jecondonood 600 E AU A o do e la do do l kafti 550 O RO O OO ARA RA E N soo 450 A 4 4 t f tAth 450 E E S EEN aon 350 t 1 443 1 4t Ado 350 Erbes iaoe A eee A paiia agii 300 2504 4 ay PE SE ai ee Gaste tao 250 pasi 1 Eid ni in ses 200 150 100 a dci 100 poe apasas anos e aaa endosso salao a fosn 50 H i i i H i i i O 120 150 180 210 240 270 300 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 a b Figura 27 Gr fico de An lise a com e b sem as linhas de grade g 30 60 Tamb m poss vel fazer um zoom no gr fico clicando sobre ele desenhando um quadrado da esquerda para a direita e de cima pra baixo na regi o desejada Para voltar o gr fico ao tamanho normal basta desenhar um quadrado da direita para a esquerda e de baixo para cima 2 6 Menu principal O Ambiente de Modelagem Computacional Qualitativo ModeLab possui uma interface constitu da de Menus e Ferramentas com os quais poss vel acessar qualquer parte do Ambiente Atrav s deles poss vel criar um arquivo e salv lo Tamb m possibilitam ao usu rio modificar as funcionalidades do ambiente incluindo o idioma e a forma como as regras s o criadas Nesta se o ser realizada uma descri o do Ambiente www modela
180. configura es dos campos el tricos no fio met lico Para tal categoria existe um total de tr s 3 educandos ou seja 4 Por fim esses cinco 5 educandos parecem n o terem conseguido durante a atividade escolar interpretar e representar como os campos el tricos no fio met lico se organizam quando o metal n o est sujeito a uma tens o As Tabelas 10 e 10 a apresentadas nas pr ximas p ginas foram constru das a partir das respostas dadas pelos alunos para a quarta quest o do roteiro de atividades e s o tamb m dividas em duas partes A primeira parte em ambas as tabelas mostram representa es visuais e descri es sucintas do terceiro e quarto modelos computacionais utilizados na atividade 119 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Por m a segunda parte da Tabela 10 exp e as categorias de respostas formuladas pelos estudantes ap s simula es e visualiza es para os questionamentos Existe campo el trico no interior do fio met lico Porque esse campo agora faz com que as cargas se desloquem sempre para o mesmo lado Por outro lado a segunda parte da Tabela 10 a mostra as representa es estruturadas pelos alunos para a caracteriza o do campo el trico no interior do condutor met lico suas frequ ncias de ocorr ncia e porcentagens Mas uma vez os focos de analises dessas duas tabelas s o o segundo questionamento
181. considerar que muitas vezes os educandos n o possuem pouco ou nenhum conhecimento pr vio sobre v rios fen menos naturais z Nessa dire o poss vel ponderar por exemplo que fen menos microsc picos possuem uma tend ncia menor para serem representados em forma de figuras ou desenhos e n o matem tica quando comparados a fen menos macrosc picos Dessa forma mais prov vel que alunos consigam desenhar autom veis se movimentando em uma estrada do que o movimento ordenado de el trons em um fio met lico pois o primeiro faz parte de seu dia a dia e o segundo n o pelo menos n o de forma visual Assim a partir dos resultados expostos nas Tabelas 09 09 a 10 e 10 a Cap tulo VI amp Tabela 18 se pode inferir que a partir das visualiza es dos modelos computacionais sobre as configura es dos campos el tricos os estudantes foram capazes de criar representa es simb licas desenhos dos campos el tricos no interior do fio met lico e ainda conectar tais representa es com as Descri es amp Descri es com dJustificativas dos campos el tricos elaboradas por eles Se em estudos futuros tal fato for corroborado ou seja visualiza o de modelos computacionais de representa o micro ou macro s o metodologias capazes de criar nos estudantes representa es visuais modelos mentais e a partir de tais representa es eles serem capazes de descrever ou ainda descrever e justifica
182. corretas subdivididas da seguinte forma c rculo preto e quadrado preto m e quadrado preto por m branco por dentro o indicam que as categorias de respostas utilizadas por esses alunos foram CO1 CO2 e COS respectivamente Por outro lado a cor vermelha representa respostas consideradas incorretas subdivididas da seguinte forma c rculo vermelho ej quadrado vermelho mj e quadrado vermelho por m branco por dentro oj indicam que as categorias de respostas utilizadas na avalia o trimestral por esses estudantes foram IN1 IN2 e IN3 respectivamente Por fim cabe destacar que os s mbolos e m O e mj e oj representam os setenta e cinco 75 estudantes investigados nessa pesquisa sendo que j um n mero inteiro que varia de 1 a 75 Inicialmente dos vinte e quatro 24 quadrantes azuis observa se que sessenta e seis 66 estudantes formularam respostas corretas para os dois questionamentos principais das quest es 01 amp 03 do roteiro de atividades Desse total tem se que na avalia o trimestral cinquenta e dois 52 responderam corretamente mesmo que de forma parcial e quatorze 14 responderam a situa o problema de forma incorreta Das cinquenta e duas 52 respostas consideradas corretas na avalia o trimestral quarenta e seis 46 relacionam se com a categoria CO1 cinco 5 com a categoria CO2 e uma 1 com a categoria COS Tais categorias
183. cunho pr tico do nosso dia a dia dentro do roteiro de atividades Os modelos computacionais desses dois m dulos educacionais podem ser parcialmente visualizados nas Figuras 08 amp 09 t 9s t 27s t 36s t 61s Figura 09 Visualiza o Parcial do Modelo Sobre Velocidade M dia 76 Cap tulo IV Concep o do Estudo 4 5 4 Descri o Detalhada das Atividades IV amp V Os crit rios para a escolha dos temas Corrente El trica amp Movimento dos Corpos desenvolvidos pelos alunos a partir das abordagens de atividades com simula es e visualiza es computacionais foram dois s o eles em primeiro lugar os temas deveriam ser fen menos que tivessem interesses Cient ficos amp Did ticos em rela o a conte dos espec ficos curriculares usualmente estudados no Ensino M dio em F sica e em segundo lugar as modelagens dos temas deveriam ser poss veis de serem realizadas pelo professor no ModeLab importante destacar ainda que em geral tais temas s o abordados em sala de aula pautados na maioria das vezes apenas no desenvolvimento de equa es matem ticas pelos professores e dessa forma os formatos de atividades propostas se caracterizam como uma forma alternativa de abordagem dos temas em quest o Tal iniciativa proporciona aos estudantes n o apenas o estudo quantitativo de tais tem ticas mas tamb m permite a eles o acesso a visualiza es din micas simplificadas e ic nicas de
184. da etapa das analises ser o constru das a partir do terceiro bloco de dados da Atividade IV e de toda a Atividade V Para tais dados ser o feitas descri es quantitativas cria o de escalas num ricas notas sobre o desenvolvimento quantitativo n meros vari veis e equa es estudo matem tico dos modelos Mais especificamente atrav s da manipula o das equa es i m dia AQ At e V m dia AS At Esses dados constituem os cap tulos VII amp VIII respectivamente 85 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do As formula es de respostas por parte dos estudantes foram analisadas em dois momentos distintos e subsequentes imediatamente ap s as simula es e visualiza es dos modelos computacionais din micos roteiros de atividades e em m dia 6 Atividade IV e 4 5 Atividade V dias ap s o desenvolvimento de tais atividades avalia es trimestrais O caminho a ser seguido para a analise desses dados pode ser dividido em duas fases A primeira consiste em descrever e comparar os Desempenhos dos educandos nas atividades escolares desenvolvidas nos roteiros de atividades e nas avalia es trimestrais A segunda fase ser constru da usando se a descri o e compara o das categorias de respostas e notas dos estudantes nas duas atividades escolares para se mapear todas as varia es de desempenhos ocorridas e assim explicar mes
185. dagem de conte dos mas sim buscar novas alternativas de explora los Nessa mesma dire o em estudo sobre a utiliza o da modelagem computacional para a aprendizagem das Leis de Gaus e Ampere no Ensino Superior Ara jo et al 2007 destacam que N o se consegue determinar a import ncia individual de cada estrat gia did tica nos processos de ensino e aprendizagem por m pode se perceber claramente qu o positivo foi para o aprendizado dos conte dos de F sica a possibilidade de intera o e de visualiza o fornecidas pelas simula es ARA JO et al 2007 p 618 Assim estudos nessa rea revelam uma segunda potencialidade para a modelagem computacional oferecer simula es din micas para a visualiza o de modelos te ricos cient ficos de fen menos que muitas vezes podem ser trabalhados experimentalmente em laborat rios de ci ncias por m sem oferecer as visualiza es concretas das estruturas te ricas que expliquem tais fen menos como por exemplo as linhas de Campos El tricos e Magn ticos associados s leis de Gaus e Ampere respectivamente Outro aspecto relevante obtido ao se analisar a opini o de alunos sobre a utiliza o de simuladores imagens e anima es no ensino aprendizagem de Optica tal como relatado por Heckler et al 2007 Os materiais did ticos baseados no computador e na modelagem computacional v o ao encontro da realidade da grande maioria deles proporcionando um
186. de 2002 e 2012 Nessa perspectiva pode se inferir que artigos de discuss es te ricas e revis o de literatura t m apenas permeado a literatura especializada ao longo desses anos Tais trabalhos s o importantes uma vez que a reflex es e pondera es sobre conceitos e ou aportes te ricos de teorias de aprendizagem em jun o com as tem ticas do computador e suas tecnologias tem a potencia de fazer com que tais pesquisas se tornem mais relevantes no contexto quest o Na Categoria 7 Cor marrom nota se tamb m um n mero muito reduzido de artigos publicados quando comparadas as outras categorias excetuando se a 5 observada apenas uma 1 publica o nos anos de 2002 2008 e 2012 Dessa forma pode se inferir que o computador e todo o seu ferramental tem sido pouco explorados em cursos de forma o de professores 57 Cap III Perspectivas do Atual Cen rio Sobre o Uso do Computador no Processo de Ensino Aprendizagem de F sica seja na perspectiva inicial ou continuada Por fim importante entender que para se difundir tais metodologias e aportes pedag gicos importante que os professores sejam formados e capacitados para tais pr ticas 3 4 Algumas Pondera es Sobre o Uso do Computador em Pesquisas de Ensino Aprendizagem de F sica Fazendo se uma an lise de tudo o que foi descrito e exposto nas sete 7 categorias desse cap tulo no fato apontado no cap tulo Il de que n o existe uma divis o muito
187. de Visualiza o Nesta forma de visualiza o o estudante pode observar gt comportamento de cada objeto isoladamente gt o comportamento de objetos semelhantes interagindo gt o comportamento de objetos diferentes interagindo Com esse tipo de visualiza o o estudante pode observar o comportamento do modelo e tentar compreender tanto o comportamento de cada objeto como o comportamento do modelo como um todo Assim ele pode verificar como intera es de regras locais interferirem no comportamento global do modelo www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 17 Sem Nome 1 Figura 18 Grade de Simula o e Visualiza o Com observado na base da Figura 18 a Grade de Simula o possui uma barra de ferramentas Atrav s dela poss vel controlar tanto a velocidade da simula o quanto variar o n mero de linha e colunas da grade Ela mostrada na Figura 19 Velocidade da simula o Bot es de execu o Posi o do mouse na grade TOSAN EA a gt ES Dire o de objeto Tempo decorrido Tamanho da grade Figura 19 Ferramentas da rea de visualiza o Onde e Bot es de execu o Permitem manipular a execu o da simula o S o os bot es voltar ao in cio voltar um passo gravar simula o executar a simula o finaliza simula o avan ar um passo e avan ar rapidamente O bot o de grava o da simula o permite salvar a simula o em um arquivo de anima o que
188. de d vidas uma das principais caracter sticas positivas desse ferramental tanto para a pesquisa cient fica quanto para a educa o em ci ncias Em rela o ao campo de interesse dessa investiga o educa o cient fica importante destacar que as abordagens de conte dos de F sica na perspectiva quantitativa se mostrou muito eficaz nas atividades com simula es e produ o de dados num ricos pelos modelos computacionais e com um grau menor de efici ncia nas abordagens tradicionais Dentro do contexto dessa investiga o piloto importante esclarecer que os resultados aqui expostos referem se especificamente a abordagens qualitativas de conte dos atrav s de visualiza es de modelos computacionais e tamb m para tratamentos quantitativos de conte dos atrav s de simula es computacionais Nesse sentido cabe ressaltar que em nenhum dos estudos trabalhou se diretamente com os conte dos em uma perspectiva semiquantitativa e tamb m n o foram realizados estudos sobre modelagem computacional ou seja os alunos constru rem os modelos computacionais perspectiva expressiva aplicado ao processo de ensino aprendizagem de F sica Por fim como destaca Fiolhais amp Trindade 2003 O trabalho de avalia o sobre a real efic cia de estrat gias computacionais permanece em larga medida por se fazer Nessa perspectiva o trabalho aqui apresentado move se em dire o de se avaliar as possibilidades limita es vant
189. de de produto formada 2HCI bolinhas vermelhas maior no lado direito quando comparado a lado esquerdo pois a concentra o de reagentes H2 amp Cl5 a direita maior quando comparado a lado esquerdo Tais modelos s o simplifica es ic nicas projetadas do computador para o quadro branco por data show Assim o aporte computacional foi utilizado para se investigar como cada um dos fatores influencia o aumento ou a diminui o da velocidade com que essas rea es acontecem De forma geral o objetivo da atividade era de usar simula es e visualiza es din micas para analisar e predizer o que ocorre nas rea es qu micas quando se alteram as condi es em que elas acontecem ER EEE ER see sesossoo aaaso z e SAE desteses Ez Cruzada Popular 1 Fase t Os Cruzada Popular 2 Fase t 0s COCOCOCOOCOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO COOCOCOOOOOCOOOCOOOOOCOOOOCOOOOOOOOO0O COCOCOCOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO A OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO00000000000 s Cruzada Popular 2 Fase t 14s Cruzada Popular 1 Fase t 40s Cruzada Popular 2 Fase t 40s Figura 07 Representa o Parcial da Evolu o Temporal das Simula es Computacionais dos Modelos Batalhas Medievais Utilizado no M dulo Educacional sobre Fun es e Hist ria Medieval 13 Cap tulo IV Concep o do Estudo Na Figura 07 da p gina anterior est representada iconicamente a cruzada popular sendo que do
190. delab ufes br 2 Fazer revis o de literatura sobre a aplica o dos processos de ensino aprendizagem de ci ncias com modelagem computacional com o foco na F sica 3 Desenvolver Estudo Piloto para a testagem de materiais did ticos e metodologias pedag gicas para a investiga o dos processos de ensino aprendizagem com modelagem computacional no Ensino M dio 4 Desenvolver Estudo Principal baseado nos resultados do Estudo Piloto para a investiga o da integra o dos processos de ensino aprendizagem de F sica com modelagem computacional no Ensino M dio 5 Estabelecer possibilidades limita es vantagens amp desvantagens para a integra o nos processos de ensino aprendizagem de F sica com modelagem computacional a partir dos resultados estabelecidos nessa investiga o Para se cumprir o Objetivo Geral e os Objetivos Espec ficos apresentados aqui ser feito na pr xima se o a apresenta o das quest es b sicas de pesquisa que nortearam essa investiga o 62 Cap tulo IV Concep o do Estudo 4 3 Quest es B sicas de Pesquisa Quest o 01 Como caracterizar o desempenho dos estudantes sobre a defini o cient fica de corrente el trica em um condutor met lico atrav s das visualiza es dos modelos computacionais utilizados no Estudo IV Quest o 02 Como caracterizar o desempenho dos educandos sobre as configura es dos campos el tricos no interior de um condutor met l
191. delo computacional de representa o microsc pica com uma abordagem simb lica qualitativa do conte do atrav s de visualiza es de modelos computacionais Ap s essas visualiza es movimentos dos el trons sem e com diferen a de potencial o que se constatou foi que os alunos conseguiram em sua grande maioria Descrever ou Descrever amp Justificar as suas observa es Nessa dire o como foi destacado por Aranha 2003 A universaliza o da 190 Cap tulo IX Conclus es Finais imagem n o se restringe ao mundo do lazer e do entretenimento mas d origem a outra forma de pensar distante do saber tradicional em que as informa es derivam mais da transmiss o oral ou da escrita Por m no contexto educacional as pot ncias das imagens ganham maior significado ou potencialidade se elas forem acompanhadas de descri es justificativas ou explica es orais e ou escritas como o caso dessa parte do Estudo IV Especificamente nessa parte das atividades as imagens eram din micas ou seja dotadas de movimentos segundo Pais 2002 essa propriedade permite uma mudan a radical do processo de representa o Tal mudan a parece ter propiciado um resultado promissor nessa parte da atividade onde as visualiza es predominaram durante a feitura do estudo da defini o de corrente el trica Nesse sentido observando a Tabela 16 cabe destacar que 66 ou 88 8 ou 10 67 e 1 ou 1 34 dos alunos desenvolveram t
192. dias simples do tempo e dois de velocidade m dia Os seus respectivos parceiros de duplas obtiveram na AT as notas 0 0 9 e 4 Na elipse amarela do Organograma 04 existem 12 estudantes s o eles 4 6 9 15 27 34 38 44 48 52 52 e 55 todos caracterizados por uma queda de 5 pontos em suas notas Essa queda indica que na AT esses estudantes conseguiram desenvolver todos os c lculos de m dia simples dos tempos por m os c lculos da velocidade m dia n o foram executados de forma correta Nesse conjunto de doze alunos poss vel observar que dois deles s o da mesma dupla nesse caso os alunos representados pelos dois n meros 52 Assim para essa dupla pode se concluir que as notas de Desempenho dos dois estudantes diminu ram na mesma propor o nesse caso de nove 9 para quatro 4 Por m para o restante dos educandos desse conjunto os seus parceiros obtiveram as notas 0 9 9 9 9 7 0 8 9 e 0 respectivamente Para o aluno indicado pelo n mero 25 elipse rosa a queda de nota foi bem acentuada uma vez que para ele esse decr scimo foi de 7 pontos ou seja de 9 para 2 Assim esse educando desenvolveu na AT apenas dois c lculos corretos de m dia simples dos tempos Por outro lado o seu parceiro de dupla obteve a nota m xima de nove 9 nas duas atividades Por fim na elipse azul encontram se os 25 educandos que tiveram nota m xima de 9 na AMCE e posteriormente na AT obtiveram a nota m nima de
193. diferenciados quando comparados s atividades desenvolvidas no formato tradicional como por exemplo uma avalia o trimestral AT Durante o desenvolvimento da AMCE o professor n o atuou como o nico detentor das informa es e do conhecimento mas sim como um orientador da atividade sendo solicitado pelos alunos apenas quando estes tinham d vidas no procedimento das simula es e ou no desenvolvimento matem tico dos conceitos em estudo Assim coube aos alunos por exemplo simular o modelo computacional de um conte do curricular espec fico produzir dados construir bancos de dados no formato de tabelas e buscar testar o modelo para concluir sobre os questionamentos propostos no roteiro de atividades Dessa forma poss vel entender que essa maior autonomia dos estudantes principalmente na manipula o do modelo e produ o dos dados na AMCE possa ter promovido um maior engajamento desses estudantes na primeira parte do estudo com o consegiiente altera o de seus desempenhos em dire o a uma melhoria quando comparados segunda parte ou seja na AT como a an lise do diagrama da Figura 03 parece indicar Um segundo aspecto de an lise levantado por Magalh es et al 2002 que sugere que o engajamento dos alunos parece aumentar quando estes realizam estudos de t picos de F sica com modelos computacionais Nesse sentido observa se nessa investiga o que tal hip tese p de ser parcialmente verificada e corr
194. do Algumas Situa es Cotidianas 4 5 4 Descri o Detalhada dos Estudos IV amp V Cap V An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do 5 1 Introdu o 5 2 Aspectos Te ricos das An lises de Dados 5 3 Analises do Primeiro Bloco de Dados Tabelas com Vari veis Qualitativas Categoriza es e Frequ ncias Corrente El trica 5 3 1 An lises dos Dados Referentes Defini o Cient fica de Corrente El trica em um Condutor Met lico a Partir de Simula es e Visualiza es Computacionais Movimentos dos El trons sem e com Diferen a de Potencial DDP 5 3 1 1 Vis o Geral dos Estudantes Sobre a Defini o Cient fica de Corrente El trica em um Condutor Met lico na Atividade com Modelagem Computacional e na Avalia o Trimestral Cap VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do 6 1 Introdu o 6 2 Analises do Segundo Bloco de Dados Tabelas com Vari veis Qualitativas Categoriza es e Frequ ncias Campos El tricos 6 2 1 An lises dos Dados Referentes as Configura es dos Campos El tricos em um Condutor Met lico a Partir de 68 69 70 75 77 85 85 86 88 89 102 110 110 110 112 Simula es e Visualiza es Computacionais sem e com Diferen a de Potencial DDP 6 2 1 1 Vis o Geral dos Estudantes Sobre as Configura
195. do a criar seus pr prios modelos Assim a partir do modelo constru do o estudante pode simul lo e comparar suas previs es sobre o comportamento esperado com o comportamento do modelo computacional Este o Manual do Usu rio do Ambiente de Modelagem Computacional Qualitativo ModeLab 2D tamb m denominado de Laborat rio de Modelagem 2D ou simplesmente ModeLab 2 Este ambiente foi desenvolvido pelo LABORAT RIO DE TECNOLOGIAS INTERATIVAS APLICADAS MODELAGEM COGNITIVA ModeLab um laborat rio de pesquisa localizado no Departamento de F sica da Universidade Federal do Esp rito Santo cuja rea de concentra o Ensino de F sica dentro do Programa de P s Gradua o em F sica desta Universidade Seu foco a investiga o de inova es nos processos de ensino e aprendizagem especificamente na investiga o da integra o de Tecnologias da Informa o e Comunica o no contexto educacional O Ambiente de Modelagem Computacional Qualitativo ModeLab foi desenvolvido atrav s da articula o do projeto A Integra o da Modelagem Computacional Baseada nas Regras de Aut matos Celulares no Aprendizado Explorat rio em Ci ncias Processo CNPq 403257 2003 4 e do projeto Integra o de Ambientes Computacionais ao Aprendizado Explorat rio em Ci ncias Processo CNPq 505663 2003 1 ambos financiados pelo CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient fico e Tecnol gico Os integrantes da Equipe de Trabalho foram o Prof Dr L
196. do os fen menos atrav s da observa o por m sem se preocupar com as rela es matem ticas ou proporcionalidades entre vari veis Dessa forma o roteiro de atividade utilizado como sendo o elo que uni o modelo computacional de representa o microsc pico ou macrosc pico a um determinado conte do abordado sendo que tal abordagem pode ser feita em uma duas ou tr s das perspectivas simb licas definidas no par grafo anterior Por fim cabe destacar que os Estudos IV amp V foram formulados em duas etapas uma com aporte computacional e depois em um segundo momento no formato tradicional de avalia o escrita 9 6 1 Considera es Finais sobre Visualiza es e Abordagens Qualitativas de Conte dos Come ar se h a discuss o a partir da abordagem feita sobre a defini o cient fica de corrente el trica os resultados finais s o mostrados na Tabela 16 abaixo Tabela 16 Resultados Finais de Desempenho dos Alunos em Rela o aos Estudos sobre a Defini o Cient fica de Corrente El trica Atividade com Modelagem Computacional Expositiva AMCE Resposta Totalmente Correta 66 ou 88 Resposta Parcialmente Correta 8 ou 10 67 Resposta Incorreta 1 ou 1 33 Avalia o Trimestral AT Resposta Totalmente Correta 51 ou 68 Resposta Parcialmente Correta 6 ou 8 Resposta Incorreta 18 ou 24 Assim importante destacar que essa parte espec fica do estudo foi promovida a partir de um mo
197. do para o condutor met lico Dessa forma um total de sessenta e cinco 65 educandos responderam corretamente ao segundo questionamento da quest o 02 do roteiro de atividade ou seja aproximadamente 86 67 Por outro lado a categoria IN1 as respostas foram estruturadas sem levar em considera o ou sequer mencionar os campos el tricos enfatizando de forma correta apenas a movimenta es observadas para as cargas ou seja respondendo que os el trons mudam de dire o a cada hora est o em uma dire o diferente da outra est o direcionados para lados diferentes dentre outras respostas Tal estrutura de resposta foi formulada por oito 8 alunos ou seja aproximadamente 10 67 deles Apesar das respostas estarem corretas no que concerne movimenta o das part culas elas n o est o direcionadas para a descri o das caracter sticas das configura es dos campos el tricos Na categoria IN2 as respostas apresentam justificativas que parecem n o estarem pautadas nas observa es das din micas dos dois primeiros modelos computacionais pois n o possuem descri es corretas das simula es feitas nessa parte da atividade Para essa categoria de respostas existe um total de quatro 4 alunos ou seja aproximadamente 5 33 Essas respostas possuem em suas formula es erros como vai sempre em uma dire o ele neutro assim n o haver corrente positiva ou negativa cada ponto aponta para um lado sendo positivo
198. dor no Processo de Ensino Aprendizagem de F sica Investiga es em Ensino de Ci ncias Revista Brasileira de Ensino de F sica e Revista Brasileira de Pesquisa em Educa o em Ci ncias Para a sele o dos artigos os portais eletr nicos de todas as revistas supracitadas foram acessados e para cada volume a partir do ano de 2000 foi feito uma primeira leitura dos t tulos e resumos dos artigos publicados Ap s esse processo foram selecionados todos os artigos que contivessem em seu t tulo ou resumo um ou mais das seguintes palavras termos chaves computador modelos computacionais modelagem computacional softwares ambientes de modelagem computacional simula es computacionais visualiza es computacionais ou correlatos e que estivessem relacionados a pr ticas de ensino aprendizagem de F sica Ap s essa primeira sele o procedeu se uma an lise de todos os artigos selecionados e consequente categoriza o Tabela 01 cumprindo se assim o primeiro objetivo do cap tulo Ap s essa classifica o analisou se a distribui o de frequ ncia dessas publica es ao longo do tempo Figura 02 com o objetivo e descrever e analisar a arte de produ o de pesquisas na rea de interesse desse trabalho Por fim cabe ressaltar que para a constru o desse cap tulo foram utilizados sessenta e oito 68 artigos 3 2 Categoriza o Descri o amp Analises dos Artigos da rea de Pesquisa 1 Etapa Uma Vis o Pano
199. dos lores num ricos das rela es alg bricas MARINS 2009 S o ambientes onde os modelos s o constru dos sem a especifica o Ambientes de Modelagem de vari veis rela es alg bricas ou quantidades mas pela Qualitativos especifica o dos seus constituintes b sicos e das regras que determinam seus comportamentos FEHSENFELD 2010 Para a implanta o da modelagem computacional no contexto educacional poss vel utilizar segundo Camiletti 2001 duas propostas de atividades a partir dos ambientes de modelagem computacional conforme apresentado no Quadro 02 Quadro 02 Propostas de Trabalho com Modelagem Computacional no Contexto Escolar Classifica o Principais Caracter sticas O estudante levado a construir seu pr prio modelo a partir de suas Ana pres concep es sobre um fen meno ou sistema CAMILETTI 2001 O estudante levado a explorar um modelo previamente constru do por um professor ou especialista sobre um determinado fen meno CAMILETTI 2001 Atividade Explorat ria No presente estudo foi desenvolvida uma Atividade Explorat ria a partir da manipula o feita pelos estudantes de um modelo constru do pelo professor no Ambiente de Modelagem Computacional Qualitativo denominado ModeLab P acr nimo de Modelling Labotatory 2D O tema desenvolvido nessa atividade foi o Movimento Retil neo dos Copos mais especificamente o movimento de tr s corpos uma Moto um Car
200. dos como principais aspectos dessas poss veis aplica es os seguintes par metros tratamento de situa es n o lineares e mais pr ximas de situa es reais a visualiza o cient fica e realidade virtual vis o cr tica da ci ncia e do ensino de ci ncias e metodologias para a elabora o de modelos computacionais objetivando simular fen menos f sicos Para tal s o utilizados os seguintes Softwares Ambientes de Modelagem Computacionais Modellus Stellarium SimQuest ou similares tais como os softwares Electras Easy Java Simulations Ejs Objetos de Aprendizagem OA e Hiperm dias Os conte dos abordados podem ser v rios como por exemplo a 2 lei de Newton cargas el tricas campos el tricos ptica osciladores acoplados amp equa es diferenciais sistemas massa mola equa o de Schroedinger independente do tempo dualidade onda part cula p ndulo duplo atrator de Lorenz lan amento vertical m quinas t rmicas hist ria da F sica atrav s de simula es virtuais do experimento de Galileu para o plano inclinado Como principais resultados podem se apontar as elabora es de propostas e materiais modelos computacionais idealizados para o estudo de fen menos f sicos algumas possibilidades de usos desses modelos no mbito educacional o apoio que tal ferramental pode oferecer para facilitar visualiza es de fen menos amp resultados num ricos e anal ticos dessas simula es 51 Cap
201. dos dados preenchidos na tabela acima calcule em primeiro lugar o n mero m dio de el trons que passaram pela sec o transversal do fio met lico parte Amarela do fio nos 10 dez segundos anotados em seguida calcule a quantidade de carga el trica contida nesse n mero m dio de el trons e por fim use a equa o 1 e obtenha a corrente m dia que passou pelo fio 42 43 42 44 42 43 42 44 40 41 19 N M dio de El trons 420 10 42 e 10 2918 1 6 x 10 6 42 XC X 42x1 6x10 X 67 2x10 C 39 i M dio AQ At m dio 67 2 x 10 10 m dio 6 72 x 10 A Diante da imensid o do espa o e da vastid o do tempo sinto me imensamente feliz em dividir um planeta em uma poca com voc s Carl Sagan F sico Norte Americano Anexo C Avalia o Trimestral sobre o Tema Corrente El trica Ap ndice C Avalia o Trimestral Sobre o Tema Corrente El trica 1 Imagine dois fios met licos um que est ligado aos terminais de uma bateria e o outro n o est ligado a nenhum dispositivo el trico a partir dessas informa es responda o que se pede a Qual a diferen a em rela o ao Movimento dos El trons no fio ligado a bateria quando comparado ao fio que n o est ligado a nenhum dispositivo el trico No fio que est ligado a bateria o movimento dos el trons ordenado ou seja forma se uma corrente el trica Por outro lado no fi
202. dos trabalhos sobre as Tecnologias de Informa o e Comunica o apresentados no XIX Simp sio Nacional de Ensino de F sica Cad Bras Ens F s v 31 n 1 p 167 197 abril MAC DO J A DICKMAN A G ANDRADE S F 2012 Simula es Computacionais como Ferramentas Para o Ensino de Conceitos B sicos De Eletricidade Cad Bras Ens F s v 29 n Especial 1 p 562 613 set MAGALH ES M G M SCHIEL D GUERRINI I M JUNIOR E M 2002 Utilizando Tecnologia Computacional na An lise Quantitativa de Movimentos Uma Atividade para Alunos do Ensino M dio Revista Brasileira de Ensino de F sica vol 24 n 2 Junho 2002 MARINS F C M 2009 A Utiliza o de Diagramas Causais no Desenvolvimento de Atividades de Modelagem Semiquantitativa Um Estudo Explorat rio com Estudantes do Ensino M dio Disserta o Mestrado em F sica Programa de P s Gradua o em F sica Universidade Federal do Esp rito Santo UFES Vit ria ES MEDEIROS A amp MEDEIROS C F 2002 Possibilidades e Limita es das Simula es Computacionais no Ensino da F sica Revista Brasileira de Ensino de F sica vol 24 n 2 Junho 2002 MEIRELLES S amp CARVALHO N V 2007 Modelagem Computacional da Propaga o de Ondas Superficiais no Oceano um Subs dio para a Compreens o dos Fen menos Opticos Revista Brasileira de Ensino de F sica v 29 n 4 p 555 563 MENDES J F COSTA I F amp SOUSA C M S G 20
203. duca o b sica constitui um desafio na atual conjuntura educacional brasileira Nesse sentido pode se citar por exemplo os resultados obtidos no Programa Internacional de Avalia o de Alunos Pisa em 2012 sobre conhecimentos apresentados em leitura matem tica e ci ncias por estudantes no t rmino do ensino fundamental e in cio do ensino m dio revelando que o Brasil ocupa o 58 lugar em matem tica o 55 lugar em leitura e o 59 lugar em ci ncias em um ranking de 65 pa ses TOKARNIA 2013 Esse fato no atual cen rio educacional brasileiro n o causa espanto pois o que se observa na maioria das escolas de ensino b sico com raras exce es um ensino pautado quase que exclusivamente no uso dos livros did ticos em aulas estritamente expositivas contrapondo a premente demanda de integra o de laborat rios de ci ncias e metodologias inovadoras de ensino e aprendizagem ainda pouco encontrada no cotidiano escolar O livro did tico ainda se constitui como base para o ensino em qualquer sistema educacional brasileiro por m n o se pode desconsiderar o fato de que na atualidade os jovens vivem em uma cultura onde imagens pict ricas 1 A rigor o PISA Programme for International Student Assessment ou Programa Internacional para a Avalia o de Alunos seleciona amostras de alunos entre 15 anos e tr s meses e 16 anos e dois meses de idade 26 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem d
204. e o anterior construiu se um gr fico de frequ ncia apresentado na Figura 02 onde se mostra como tais trabalhos se distribu ram ao longo dos ltimos quinze 15 anos Pode se observar nesse gr fico que as categorias dos artigos foram organizadas em cores sendo que a cores preta verde vermelha azul amarela lil s e marrom correspondem s categorias 1 2 3 4 5 6 7 respectivamente Tabela 01 As quantidades de trabalhos s o explicitadas na frente de cada categoria as linhas tracejadas s o usadas para se delimitar o in cio e o fim de cada ano e a linha do tempo tem in cio no ano de 2000 e t rmino em 2014 j I TIM l l I l I l I I l I I l I I I l I l I 1 I NIIIB l l I DEDO i l I BAFE f l I l I I l I l I I i DAMA i 200 i i MED i I i i 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 EE caio EE can E ca 6 E cats E cats 2 EB cats qm Cat7 3 Figura 02 Distribui o da Produ o dos Sessenta e Oito 68 Artigos ao Longo dos Ultimos Quinze Anos nos Sete 7 Peri dicos Utilizados para Essa Revis o Bibliogr fica importante que se compreenda que tal gr fico apenas uma vis o parcial da frequ ncia de produ o da rea pois refere se somente a um conjunto limitado de publica es nacionais Por m mesmo que parcial tal vis o importante por oferecer subs dios para a compreens o de
205. e o e sentido tem uma ordem um lado a seguir E por outro lado no fio que n o est ligado a nenhum dispositivo el trico a configura o do campo aleat ria n o tem ordem e os el trons vagam sem rumo aponta para dire es diferentes n o uniforme desordenada confusa aponta para v rias dire es CO2 No fio que est ligado a bateria a configura o do campo el trico ter uma dire o determinado voltada a uma mesma dire o IN1 No fio que est ligado a bateria os el trons cargas andam em uma s dire o e formam corrente el trica v o na mesma dire o ter o movimentos ordenados se movimentam de forma linear s o conduzidos para o mesmo lado E por outro lado no fio que n o est ligado a nenhum dispositivo el trico os el trons cargas n o formam corrente el trica e seus el trons ficam indo para v rias dire es ficam vagando sem dire o tem dire es distintas ter o movimentos desordenados tem dire es opostas s o livres IN2 No fio que n o est ligado a nenhum dispositivo el trico os el trons cargas ficam em dire es desordenadas andariam de forma desordenada pois n o existe corrente IN3 No fio que est ligado a bateria ocorre uma carga g seus el trons ser o est veis o campo tem sentido o campo el trico vai em um sentido uma for a empurra os el trons o campo el trico mant m os el trons em uma s ordem os el trons se organizam o campo puntifor
206. e 2011 com estudantes do Ensino M dio que investigou a aplica o de modelos simula es amp visualiza es computacionais na abordagem de conte dos espec ficos nas disciplinas de Matem tica Hist ria Qu mica e F sica As aplica es ou m dulos educacionais que foram realizadas nas tr s primeiras disciplinas objetivaram o aprimoramento dos materiais e estrat gias did ticas enquanto que as aplica es relacionadas aos conte dos de F sica foco dessa pesquisa delinearam al m de tal aprimoramento a investiga o de possibilidades limita es vantagens e desvantagens que tal abordagem tem em rela o a esse conte do espec fico Os resultados apresentados ao longo desse trabalho estabelecem que abordagens de t picos espec ficos de F sica atrav s de atividades com modelagem computacional podem ser a princ pio realizadas em tr s perspectivas distintas a saber Quantitativa Semiquantitativa e Qualitativa atrav s do uso de modelos computacionais de representa o Microsc pica e ou Macrosc pica Por fim os resultados indicam ainda que os desempenhos dos estudantes apresentam uma porcentagem alta de acertos nas atividades com o uso desse aporte computacional e tamb m uma tend ncia de queda s vezes pequena e s vezes acentuada quando tais tem ticas s o realizadas em um formato tradicional e um momento posterior ABSTRACT This paper reports the results of a survey conducted in 2011 with high school students
207. e cinquenta e tr s 53 ou 70 66 deram respostas completamente corretas vinte 20 ou 26 66 formularam proposi es parcialmente corretas e apenas dois 2 ou 2 66 alunos constru ram respostas insatisfat rias ou totalmente incorretas Diagrama 02 As respostas consideradas corretas versam sobre as caracter sticas de organiza o dos campos el tricos nas duas situa es distintas ressaltam que as configura es dos vetores observadas sem e com diferen a de potencial n o formam e formam correntes el tricas respectivamente enfatizam tamb m os movimentos desordenados das cargas a partir das configura es aleat rias dos campos el tricos e ainda comparam os campos sem e com tens o atribuindo ao primeiro desorganiza o e ao segundo uniformidade No outro sentido as respostas consideradas incorretas possuem em sua estrutura argumenta es distintas s o elas formular respostas 180 Cap tulo IX Conclus es Finais conceitualmente corretas sobre o movimento das part culas e n o sobre as configura es dos campos respostas com erros conceituais amp em branco Outro aspecto relevante dessa parte do m dulo educacional quando comparado s atividades descritas e analisadas na se o anterior est relacionado ao fato de que nas quest es 02 amp 04 do roteiro de atividades era tamb m solicitado aos estudantes que ap s as simula es e visualiza es dos modelos computacionais se represen
208. e do os dados referentes a terceira e ltima parte do Estudo IV s o apresentados descritos e analisados Nesse sentido s o apresentados os resultados provenientes de atividades com e sem modelagem computacional a partir de uma abordagem quantitativa para os c lculos matem ticos de corrente el trica em condutores met licos No Cap tulo VIII denominado de An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do os dados referentes ao Estudo V s o apresentados descritos e analisados Nesse sentido s o apresentados os resultados provenientes de atividades com e sem modelagem computacional a partir de uma abordagem quantitativa para os c lculos matem ticos de velocidade m dia para o movimento de tr s m veis uma moto um carro e um trem No Cap tulo IX s o apresentados os resultados e as conclus es finais da investiga o piloto Tais conclus es ser o pautadas pelas quest es b sicas de pesquisa apresentadas no Cap tulo IV Por fim s o disponibilizados nos anexos 1 O manual do software utilizado nessa investiga o Anexo A 2 Os exemplares do material instrucional desenvolvidos nas atividades Anexos B C D amp E e 3 Um artigo fruto dessa pesquisa aceito para publica o em dezembro de 2014 na Revista Ensaio Pesquisa em Educa o em Ci ncias Anexo F 25 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendizagem de Ci ncias 2 1 Introdu o A e
209. e Ci ncias sem com movimento aliadas aos recursos audiovisuais e tecnol gicos t m grande apelo visual Segundo ARANHA 2003 A universaliza o da imagem n o se restringe ao mundo do lazer e do entretenimento mas d origem a outra forma de pensar distante do saber tradicional em que as informa es derivam mais da transmiss o oral ou da escrita ARANHA 2008 p 235 Na dimens o educacional n o desej vel que essa perspectiva tenha um fim em si mesmo ou seja o seu uso deve ocorrer paralelamente transmiss o oral e escrita no contexto da escola pois de outra forma pode se incorrer no risco de se adornar uma informa o sem necessariamente promover sua transforma o em conhecimento para os estudantes Nessa conjuntura a integra o de tecnologias em seu sentido lato uma op o natural para o cotidiano escolar uma vez que al m de incluir distintas m dias a sua utiliza o pode ser de acordo com a estrat gia adotada pelo professor associado com o signo oral e escrito Como j foi mencionada no cap tulo anterior uma perspectiva de trabalho promissora a infus o na escola de Tecnologias de Informa o e Comunica o TIC s Tais tecnologias nas ltimas d cadas modificaram intensamente as rela es interpessoais sociais comerciais e de trabalho Na escola n o diferente pois tais tecnologias se mostram cada vez mais inseridas no ambiente educacional seja atrav s de iniciativ
210. e Modelagem Computacional Explorat ria e na Avalia o Trimestral 21 37 38 44 145 159 Diagrama 01 Diagrama 02 LISTA DE DIAGRAMAS Diagrama Cruzado Referente s Quest es 01 e 02 do Roteiro de Atividades e Quest o 01 item a da Avalia o Trimestral Diagrama Cruzado Referente s Quest es 03 e 04 do Roteiro de Atividades e Quest o 01 item b da Avalia o Trimestral Diagrama 03 Diagrama 04 Diagrama 05 Diagrama 06 Diagramas do Desempenho dos Estudantes no Desenvolvimento das Rela es Matem ticas para o C lculo da Corrente El trica M dia na Atividade de Modelagem Computacional Expositiva Diagramas do Desempenho dos Estudantes no Desenvolvimento das Rela es Matem ticas para o C lculo da Corrente El trica M dia na Avalia o Trimestral Diagramas do Desempenho dos Estudantes no Desenvolvimento das Rela es Matem ticas de M dia Simples e Velocidade M dia na Atividade de Modelagem Computacional Explorat ria Diagramas do Desempenho dos Estudantes no desenvolvimento das Rela es Matem ticas de M dia Simples e Velocidade M dia na Avalia o Trimestral 104 137 151 151 165 166 LISTA DE ORGANOGRAMAS Organograma 01 Estudantes que na AMCE Tiveram Notas 5 e posteriormente diminu ram suas Notas para 4 3 2 1e0na AT Organograma 02 Estudantes que na AMCE Tiveram Notas 5 e posteriormente Mantiveram as suas Notas em 5 na AT Organograma 03
211. e em pesquisa sobre o estudo de movimentos a partir da perspectiva da modelagem computacional constatou a partir de uma avalia o diagn stico que em geral os alunos do ensino m dio das escolas p blicas apresentam falta de pr requisito em matem tica para o estudo do movimento Uma segunda alternativa que pode complementar essa suposta falta de pr requisito o fato que de na atividade com modelagem computacional explorat ria os alunos desenvolveram os conte dos no laborat rio de inform tica com o aux lio do professor quando necess rio tanto para a execu o das simula es e coleta de dados quanto em eventuais d vidas nos procedimentos de c lculo assim tais situa es podem ter ocasionado um maior desempenho nas atividades propostas por m sem fazer com que os estudantes tivessem um real engajamento na resolu o das atividades propostas Por fim a conjun o desses tr s fatores quais sejam as duplas utilizarem apenas um roteiro de atividades uma suposta falta de pr requisito para executar c lculos matem ticos referentes ao conte do de movimentos de corpos e por fim falta de um real engajamento nas atividades do laborat rio de inform tica podem explicar em sua quase totalidade esse decr scimo t o acentuado de desempenho para esse grupo de vinte e cinco 25 educandos 8 2 2 2 Explicita o dos Estudantes a partir de Organogramas de Notas de Desempenho Educandos que Mantiveram suas Notas no V
212. e em uma nica aula pois o n mero de aulas de F sica na atual grade curricular de apenas duas por semana importante ressaltar ainda que o desenvolvimento dessas tr s atividades mesmo que em outras disciplinas deu subs dio para que implanta o dos m dulos educacionais de F sica tivessem a perspectiva de um melhor desenvolvimento durante as aulas 4 5 3 2 O Estudo Principal Visualizando e Calculando a Corrente El trica a Partir de Um Experimento Virtual no Computador amp Explorando o Conceito de Velocidade M dia para o Estudo de Algumas Situa es Cotidianas Na Atividade IV foram realizadas simula es e visualiza es computacionais para o estudo da defini o cient fica de Corrente El trica em um condutor met lico interpreta o descritiva e ou explicativa dos modelos As analises foram feitas a partir de um experimento virtual na tela do computador projetada no quadro branco por data show Assim o aporte computacional foi utilizado para descrever e entender o que uma corrente el trica bem como calcular o seu valor interpreta o matem tica dos modelos atrav s de equa o vari veis e n meros para uma determinada situa o espec fica O objetivo dessa atividade foi usar simula es e visualiza es computacionais para representar de forma din mica uma corrente el trica tanto para descrever explicar a defini o cient fica como para analisar e calcular o seu valor em uma determinada
213. e lucro ou quaisquer outros danos comerciais causados ou alegados por ter sido causado direta ou indiretamente por este original Impresso junho de 2015 em Vit ria ES Brasil Agradecimentos A todos que contribu ram para o desenvolvimento desse trabalho Editora Universidade Federal do Esp rito Santo Editora o Eletr nica Rodrigo Marques A da Silva Projeto Gr fico Thi berson Gomes Rodrigo Marques A da Silva Produtor ModeLab Coordenador La rcio Ferracioli ModeLab Modelling Laboratory Indice daie 6 To ATT SRP RSI RERA PRP ERSIR RP STE R CE PNR ATT 1 ARM lujige IET er o DAAN DANS IES ONO SSD SE SOS AE E SS DS NENE MEC A 2 Organiza o do Manuala ieaie dana oo aS Sia RE aaa Sa A SS en rafa 2 1 2 Instalando o Mo delibera aim eU A Ra a 3 2 Conhecendo 6 ModeLab rasas isa ai sair 3 2 1Area de Modelagem sieni a a E REED O RN RR RN a 4 2 2 Mode cenho Mo del db Slam Ss Ri USD A AIR 7 2 3 Exemplo de nacacide Modelo ses ioras pisss iius de CER red od de in dra 7 2 3 1 G s Confinado em um Recipiente snsssssesseseeesseeessetsseesseessseesseesseessresseesseesseessee 7 21 Oracio do MOQCIO a NG O CAT 7 2 4 Regras de Inlera o estadio pn EA E ES i 9 2 4 1 Criando Regras sait serasa mtos iara srta vidas DiTU a CURLIAA TA ias ONE EUA ente E 9 2 4 2 G s Confinado em um Recipiente es qua anca catanio quiaiaa taco pAniqaa A anias calouro ta nana desp aaa 12 24 2 Cria o de RETAS iinne ana A
214. e promover a transforma o do conhecimento no processo ensino aprendizagem estabelecido a partir do fazer dos pr prios estudantes Assim a integra o de atividades escolares com o computador pode se tornar paulatinamente uma op o natural para o cotidiano escolar uma vez que al m de suportar v rias m dias audiovisuais a sua utiliza o pode ser de acordo com a estrat gia adotada pelo professor associado com o signo oral e escrito II a MODELOS amp MODELAGEM Para definir se o que modelagem ser necess rio em primeiro lugar definir o que um modelo embora essa defini o n o seja simples e dependa do contexto de sua aplica o ou utiliza o Assim no contexto de interesse desse trabalho um modelo pode ser definido como a representa o de uma ideia um objeto um evento um processo ou um sistema BOULTER amp GILBERT 1998 Essa defini o pode evoluir em dire o ao entendimento de modelos tanto como representa es concretas tais como um objeto uma maquete um prot tipo ou um sistema f sico quanto ao entendimento de modelos como representa es abstratas tais como um pensamento uma ideia um evento ou um processo Assim a partir desse conceito pode se definir modelagem como a atividade humana de construir modelos sejam eles concretos ou abstratos FERRACIOLI ET AL 2012 Os modelos constru dos por sua vez s o os mais variados poss veis possuindo aplicabilidade nas mais
215. e quatro 54 ou 72 dos alunos deram respostas insatisfat rias vide novamente Diagrama 02 Contudo dos cinquenta e quatro 54 alunos que deram respostas consideradas insatisfat rias tem se que dezoito 18 deles ou 24 responderam tal quest o de forma correta por m ao inv s de focar suas argumenta es em rela o organiza o dos campos no metal descreveram como seriam as movimenta es dos el trons nas duas situa es em quest o sem e com voltagem no condutor met lico vide Tabela 11 categoria IN1 Dessa maneira pode se novamente se supor que talvez tais estudantes conseguissem tamb m descrever a diferen a em rela o aos campos el tricos no metal contudo n o conseguiram interpretar a quest o da forma correta Se tal hip tese for verdadeira o n mero de acertos seria de trinta e nove 39 e n o apenas vinte e um 21 ou seja na avalia o trimestral o percentual de acerto subiria de 28 para 52 Por m n o se pode afirmar que tal hip tese seja efetivamente correta para todos esses educandos 182 Cap tulo IX Conclus es Finais Cabe destacar ainda que na avalia o trimestral todas as respostas consideradas corretas versavam unicamente e exclusivamente sobre a diferencia o dos campos nos dois fios em quest o a saber sem e com diferen a de potencial DDP As explica es anteriormente observadas na atividade com visualiza o computacional que justificavam tais configura es como
216. e respostas no roteiro de atividades duas 2 vezes cada uma Tais combina es levam em considera o respectivamente apenas as configura es desordenadas dos campos el tricos e depois na segunda 140 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do resposta formula se uma resposta com erro conceitual a primeira resposta como sendo correta relacionando a configura o n o uniforme do campo com o fato de n o se observar corrente el trica e a segunda resposta pautada na observ ncia das movimenta es das part culas por m n o relacionando tais movimenta es com o campo el trico consideram tamb m a primeira resposta sendo incorreta ou seja observam se as movimenta es e n o a configura o do campo para depois considerar as configura es de campos ressaltando que tal configura o permite a forma o de corrente el trica e por fim consideram ainda respostas com erros conceituais para depois responderem ao segundo questionamento de forma correta enfatizando que a configura o uniforme privilegia a forma o de corrente el trica Tais combina es de respostas foram utilizadas por um total de oito 8 alunos sendo que na avalia o trimestral todos responderam incorretamente a quest o proposta A combina o CO1 IN3 ou seja o aluno responder ao primeiro questionamento levando em considera o as configura es desordenad
217. e sem tens o c rculo preto os n meros sobrescritos entre colchetes e separados por v rgulas no canto superior esquerdo indicam que na atividade com modelagem computacional o estudante representou corretamente as configura es de campos sem o com diferen a de potencial CO1 amp CO1 e por fim o n mero trinta e tr s 33 subscrito no canto inferior direito indica que esse o trig simo terceiro educando dos setenta e cinco 75 alunos que participaram das duas atividades escolares Inicialmente dos nove 9 quadrantes em azul no Diagrama 02 observa se que cinquenta e tr s 53 estudantes formularam respostas corretas para os dois questionamentos principais das quest es 02 amp 04 do roteiro de atividades Desse total tem se que na avalia o trimestral dezoito 18 responderam corretamente mesmo que de forma parcial e trinta e cinco 35 deram respostas situa o problema de forma incorreta Das dezoito 18 respostas consideradas corretas na avalia o trimestral dezesseis 16 relacionam se com a categoria CO1 e duas 2 com a categoria CO2 Tais categorias representam respectivamente respostas completas relacionadas compara o das configura es organiza o dos campos el tricos nas duas situa es em quest o e respostas incompletas relacionadas s configura es dos campos apenas no fio submetido uma tens o 136 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El
218. egundo modelo computacional representado parcialmente na Figura Bl se aproxima de uma situa o real pois no interior do fio met lico v rios el trons se movimentavam de forma aleat ria A Figura B2 representa o Campo El trico E no fio met lico esse campo tem dire es e sentidos distintos em cada ponto do espa o CATEGORIAS DAS RESPOSTAS FREQUENCIA DAS RESPOSTAS COT Sim porque os el trons se movimentam de forma desordenada n o ordenada aleat ria n o uniforme a mudar de dire o toda hora a mudar sempre de posi o n o ficando em uma posi o s la n o ter dire o correta seguindo v rias dire es COZ Sim porque os el trons se movimentam de forma desordenada n o ordenada aleat ria n o formando assim corrente el trica CO3 Sim porque os el trons se movimentam de forma aleat ria de forma a n o ter dire o correta pois movimentam se sempre de acordo com o Campo El trico E CO4 Sim porque os el trons se movimentam de forma desordenada n o ordenado pois n o est o submetidos a uma diferen a de potencial el trico IN Sim porque tem carga tem movimento mas n o tem corrente pois a cada hora o el tron tem um campo n o est o ligados a um campo el trico como ligados numa tomada ficam em posi o diferente eles n o ficam aleat rios tem movimento e n o cont m carga el trica ficam coordenados e n o conduz carga el trica os el trons ficam sem dire o correta fica
219. el trica CO3 Sim porque os el trons se movimentam de forma ordenada na mesma dire o de forma uniforme pois o campo el trico aponta sempre para uma mesma dire o faz com que as cargas tenham dire o nica existe em uma dire o faz formar uma corrente el trica aponta para uma dire o e os el trons s o obrigados a seguir na dire o contr ria ao campo devido a sua carga negativa uniforme ordenado CO4 Sim porque os el trons se movimentam de forma ordenada pois existe uma diferen a de potencial COS Sim porque os el trons se movimentam de forma ordenada para o mesmo lado para determinada dire o na dire o contr ria ao campo pois t m uma for a campo empurrando eles para frente que os empurram empurrando os el trons atua sobre eles uniforme puxando os el trons CO6 Sim porque o campo el trico tem dire o e sentido nico o campo el trico tem sentido ou seja est o na mesma dire o consegue formar uma corrente pois o campo uniforme o campo uniforme e tem corrente el trica e tem um movimento ordenado INI Sim porque tem uma carga jogando eles para a direita o campo el trico negativo e uniforme 5 20 05 0 50 9 25 0 0 20 0 50 5 0 70 0 90 7 0605005 55 50 55 55 57 5s O59 7 07 07 38 ou 50 67 070 0 50 7027055 6 ou 8 090007202 075079000 0 70 505 055 05705506 062065 072075 19 ou 25 34
220. el trica A Tabela 08 do Cap tulo V define as caracter sticas de todas as respostas catalogadas tanto no estudo com os modelos computacionais quanto na Avalia o Trimestral AT Na segunda parte das atividades escolares avalia o trimestral os educandos em sua maioria tamb m mostraram capacidade para formular descri es que diferenciaram claramente as duas situa es propostas pela quest o 01 item a da prova escrita Anexo C Nesse sentido importante destacar que cinquenta e sete 57 ou 76 dos educandos deram respostas corretas sendo que a maioria delas foi classificada como corretas e completas e apenas uma pequena fra o desse subtotal foi considerada correta por m incompleta amp por fim dezoito 18 ou 24 dos alunos deram respostas incorretas vide Diagrama 01 Cabe destacar ainda que na AT todas as respostas consideradas corretas versavam unicamente e exclusivamente sobre a diferencia o dos 178 Cap tulo IX Conclus es Finais movimentos dos el trons nos dois fios em quest o a saber com e sem diferen a de potencial DDP As justificativas anteriormente observadas na atividade com visualiza o computacional para justificar as movimenta es observadas das part culas no modelo computacional tais como as configura es de campos diferen a de potencial amp for as el tricas n o foram utilizadas nessa segunda parte da atividade escolar vide Tabela 07 Talvez tal constata o p
221. em computacional e duas propostas de atividades dentro do contexto escolar Contudo a partir de observa es em salas de aula do Ensino M dio nessa pesquisa foi estruturada uma terceira perspectiva de trabalho utilizando se os softwares de modelagem computacional que denominada de Atividade Expositiva Nesse formato de atividade o estudante n o constr i e nem explora os modelos computacionais Nessa perspectiva o aluno visualiza simula es din micas dos modelos computacionais previamente constru dos por um professor ou especialista sobre um determinado fen meno sem no entanto ter qualquer possibilidade de manipula o dos par metros ou modifica o das estruturas b sicas do modelo como ocorre nas atividades explorat rias e expressivas respectivamente Nesse contexto de atividade os modelos computacionais constru dos nos ambientes de modelagem computacional s o utilizados de forma estrat gica para proporcionar aos estudantes visualiza es din micas de fen menos naturais com caracter stica micro ou macro que p em ser ou n o observ veis a olho nu como por exemplo fen menos de movimento corrente el trica em condutores ou a din mica do ciclo da chuva em nosso planeta 38 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias Na atividade expositiva quem manipula e interage diretamente com os modelos computacionais e o software de modelagem computacional o professor O ob
222. em presente Assim equa es qu micas e as equa es matem ticas associadas ao conceito toupeira s o usados em conjunto para representar uma solu o pura equa es matem ticas s o usadas para representar o movimento livre de atrito enquanto que as c lulas podem ser representados formalmente para indicar seu tipo posi o e n mero Macrosc pico Simb lico As representa es microsc picas para os modelos correspondem s reprodu es de entidades microsc picas que n o podem ser observadas diretamente a olho nu por m tais entidades s o respons veis diretamente pelas propriedades do mundo macrosc pico S o exemplos dessas representa es as estruturas at micas como el trons ons tomos e mol culas Por fim as representa es simb licas para os modelos podem ser entendidas como qualquer representa o ou abstra o feita com s mbolos para designar entidades microsc picas S o exemplos dessas representa es as equa es qu micas e matem ticas Contudo na F sica campo de interesse principal dessa investiga o deve se fazer uma pequena reinterpreta o sobre as rela es entre os tr s n veis de representa o de modelos nas ci ncias naturais apresentada por esses autores Nesse caminho o n vel de representa o simb lico the symbolic level est conectado tanto com o n vel microsc pico the sub 44 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de
223. empre Viva como se voc fosse morrer amanh Mahatma Gandhi Anexo E Avalia o Trimestral sobre o Tema Movimento dos Corpos Ap ndice E Avalia o Trimestral Sobre o Tema Movimento dos Corpos 1 Observando a figura abaixo que representa um trecho urbano de 1200 metros percorrido 5 vezes por tr s m veis a saber uma Moto um Carro e um Trem e tamb m a Tabela que segue logo ap s a figura que marca os tempos que cada um dos m veis gastou nos 5 cinco deslocamentos realizados fa a o que se pede metros Trem Moto Carro 1 4200 37 42 1 4200 37 49 60 4200 38 1 48 61 1200 353 a 57 1200 37 4 58 a Calcule o tempo m dio de cada um dos tr s m veis gastou para percorrer os 1200 m 37 t37 E 86 05 437 184 T M dio do Trem 36 8s 5 5 42 49 43 41 44 219 T M dio do Moto 43 88 5 5 58 60 61 57 58 294 T M dio do Carro 58 8 S 5 a b Calcule agora a velocidade m dia dos tr s m veis 1200 Vdo Trem 32 60 m s 36 8 1200 V da Moto 27 89 m s 43 8 1200 Vdo Carro 20 40 m s 58 8 Anexo F Artigo Submetido e Aceito pela Revista Ensaio em Dezembro de 2014 An lise dos Desempenhos em uma Atividade com Modelagem Computacional Explorat ria e em uma Avalia o Tradicional contendo itens da Atividade de Modelagem Um Estudo com Alunos de Ensino M dio sobre Movimento dos Corpos Analysis of Performance in a Com
224. encia DDP entre dois pontos quaisquer do condutor Categoria de respostas relacionadas ao movimento dos el trons justificando tal movimenta o a parir da for a campo que atua nos 5 el trons empurrando os sempre na mesma dire o Categoria relacionada apenas configura o do campo el trico n cos 4 A A Ro 4 interior do fio met lico configura o uniforme Categoria de respostas relacionadas a erros conceituais 2 TOTAL o 735 Tabela 07 Qual a diferen a em rela o ao movimento dos el trons no fio ligado a bateria quando comparado ao fio que n o est ligado a nenhum dispositivo el trico Categoria de resposta completa relacionada compara o dos co1 movimentos dos el trons nos dois condutores submetido e n 51 submetido diferen a de potencial Categoria de resposta incompleta relacionada aos movimentos do CO2 el trons em apenas um dos condutores nesse caso submetido 5 diferen a de potencial Categoria de resposta incompleta relacionada aos movimentos do CO3 el trons em apenas um dos condutores nesse caso n o submetidh diferen a de potencial IN1 Categoria de respostas com erros conceituais e que n o diferenciam 2 as duas situa es em quest o Categorias de respostas com erros conceituais e que diferenciam as ea duas situa es em quest o je d E IN3 Categorias de
225. endizagem com o software ambiente de modelagem computacional denominado ModeLab descrito detalhadamente no ap ndice A Por outro lado o Estudo Principal proposto a partir dos resultados gerados pelo primeiro estudo teve como principal objetivo promover a investiga o da integra o desse ferramental computacional no cotidiano escolar especificamente na disciplina de F sica foco dessa pesquisa em conte dos de eletricidade e movimento dos corpos Tal investiga o est inserida diretamente no espa o e no cotidiano escolar e dessa forma carrega consigo desafios e perspectivas m ltiplas para serem exploradas Por m antes de descrever e analisar tais desafios e perspectivas ser apresentado na pr xima se o o Objetivo Geral e os Objetivos Espec ficos desse estudo 61 Cap tulo IV Concep o do Estudo 4 2 Objetivo Geral amp Objetivos Espec ficos da Pesquisa 4 2 1 Objetivo Geral Investigar como modelos e modelagem utilizados dentro do cen rio espec fico da educa o com foco nos modelos computacionais desenvolvidos a partir do ambiente de modelagem ModeLab podem ter pot ncia para se constitu rem como um poss vel caminho para que os conhecimentos cient ficos de F sica possam ter maior possibilidade de serem desenvolvidos na sala de aula 4 2 2 Objetivos Espec ficos 1 Estudar ambientes de modelagem computacional em especial o ambiente denominado ModeLab dispon vel em www mo
226. enho na AMCE comparada AT que no Diagrama 06 segunda coluna os s mbolos representam os estudantes que mantiveram o mesmo desempenho nas duas atividades os s mbolos Aj mostram aqueles que aumentaram os seus desempenhos entre as atividades e os s mbolos Y indicam os que diminu ram os seus desempenhos Diagrama 05 Diagramas do Desempenho dos Estudantes no Desenvolvimento das Rela es Matem ticas de M dia Simples e Velocidade M dia na Atividade de Modelagem Computacional Explorat ria 0 0 0205203053 0 0 065065 0505 0909 0 0910 0 2012 0 40 14 015015 016946 9 017017 019015 020920 021021 022022 025025 025056 027027 025025 03105 78 033033 034034 037037 035035 039039 040040 041041 043043 044044 045045 946946 947047 045045 049049 052052 053053 055055 Dessa forma com o aux lio desses dois diagramas poss vel saber quais s o os alunos que aumentaram mantiveram ou diminu ram suas notas entre as duas atividades escolares Assim a partir dessas ferramentas de analise torna se poss vel por exemplo investigar mesmo que de forma parcial qual foi influ ncia nas notas de desempenho dos estudantes o fato da AMCE ter sido realizada em dupla e a AT de forma individual Tal analise pode ser utilizada para explicar pelo menos em parte as varia es das notas descritas na se o anterior 165 Cap tulo VII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do C
227. entes de Modelagem Computacional no Aprendizado Explorat rio de F sica Cad Bras Ens F s v 29 n Especial 2 p 679 707 out 2012 FERRACIOLI L GOMES T SILVA R M A da MULINARI M H OLIVEIRA R R CAMILETTI G G MARIN F C M FEHSENFELD K M VERBENO C A 2012 Ambientes de Modelagem Computacional no Aprendizado Explorat rio de F sica Caderno Brasileiro de Ensino de F sica v 29 p 679 707 FIOLHAIS C amp TRINDADE J 2003 F sica no Computador O Computador como uma Ferramenta no Ensino e na Aprendizagem das Ci ncias F sicas Revista Brasileira de Ensino de F sica RBEF vol 25 n 3 FIGUEIRA J S 2005 Easy Java simulations Modelagem computacional para o ensino de F sica Revista Brasileira de Ensino de F sica v 27 n 4 p 613 618 FIGUEIRA J S 2011 Movimento Browniano Uma Proposta do Uso das Novas Tecnologias no Ensino de F sica Revista Brasileira de Ensino de F sica v 33 n 4 4408 FORRESTER J W 1994 Learning Through System Dynamics as Preparation for the 21 Centure In Systems Thinking and Dynamic Modelling Conference for K 12 Education June 27 29 1994 at Concord Academy Concord MA USA Dispon vel em lt http sysdyn clexchange org people jay forrester html gt Acesso em 20 de Agosto de 2012 GABEL D 1999 Improving Teaching and Learning Through Chemical Education Research a Look to the Future Journal of Chemical Educacion
228. envolvimento desse estudo A minha esposa Cl udia amiga de todas as horas meu alicerce na condu o desse estudo nunca me deixou desistir diante das dificuldades enfrentadas sempre com palavras de incentivo e valoriza o AGRADECIMENTOS A conclus o de um estudo sempre um momento para agradecer um momento para lembrar daqueles que fizeram parte dessa trajet ria e que de alguma forma contribu ram para a conclus o desse trabalho Ao meu orientador Professor La rcio Ferracioli que desde o in cio da jornada acreditou em meu trabalho agrade o por todos os ensinamentos pelos desafios que me levaram a trilhar caminhos antes desconhecidos proporcionando meu crescimento pessoal e acad mico Ao Professor Ferra o e a Professora Denise com quem partilhei o que era o broto daquilo que veio a ser este trabalho Nossas conversas durante e para al m das qualifica es foram fundamentais Desejei a participa o de voc s na banca examinadora desse trabalho desde o princ pio Aos colegas de Doutorado pelas trocas ao decorrer do curso pelas experi ncias vividas em conjunto pelas in meras conversas de incentivo mutuo que tivemos Aos meus amigos pelas alegrias tristezas e dores compartilhadas Com voc s as pausas entre um par grafo e outro de produ o melhora tudo o que tenho produzido na vida A todos os professores do curso que foram t o importantes na minha vida acad mica e no desenvolvimento desta Tese
229. er considerado alto na primeira parte das atividades por m na AT observou se um decr scimo na m dia para os educandos Nesse sentido a m dia geral na AMCE foi de aproximadamente 7 50 e na AT 5 29 9 6 Considera es Finais sobre a Investiga o A partir do aporte te rico constru do no Cap tulo II e tamb m da revis o bibliogr fica elabora no Cap tulo Ill foram constru das diretrizes na se o 3 3 para nortear as atividades elaboradas para esse estudo Assim tais diretrizes conjuntamente com as respostas dadas as quatro 4 quest es de pesquisa servir o de base para as considera es finais sobre essa investiga o Para ilustrar tais discuss es utilizar se h a Figura 16 como ponto de partida para se discorrer sobre tais tem ticas Dentro dessa perspectiva ser o enfatizadas algumas possibilidades limita es vantagens e desvantagens que tal aporte tecnol gico imp e as pr ticas de Ensino 188 Cap tulo IX Conclus es Finais Aprendizagem escolares investigadas fazendo sempre que poss vel o dialogo com quest es te ricas amp resultados pr ticos da literatura acad mica CONTE DO DE gt F SICA q MODELOS COMPUTACIONAIS REPRESENTA O REPRESENTA O MICROSC PICA MACROSC PICA Y x ROTEIRO DE ATIVIDADES REPRESENTA O SIMB LICA ABORDAGEM lt 4 ABORDAGEM lt ABORDAGEM QUALITATIVA gt SEMIQUANTITATIVA 1 QUANTITATIVA Figura 16 Propostas de Representa o dos M
230. ermitem aos estudantes terem contato com sistemas a princ pio inalcan veis com instrumentos simples Neste sentido a utiliza o de modelos no contexto educacional muito incentivada A modelagem a a o de criar e manipular modelos contudo alguns tipos de modelagem s o limitados pois n o permitem aos alunos simularem seus modelos ap s constru los Dessa forma lan a se m o da Modelagem Computacional como forma de facilitar o acesso dos estudantes a modelos din micos n o s por poderem ser executados e visualizados mas tamb m por poderem ser modificados Dessa forma o ModeLab foi desenvolvido para permitir a cria o de modelos qualitativos e possibilitar a execu o destes com o objetivo de test los e se necess rio modific los A utiliza o deste ambiente de modelagem no contexto educacional pode ser realizada atrav s de atividades de modelagem tanto explorat rias onde o estudante apenas visualiza o comportamento do modelo quanto expressivas onde o estudante pode realizar modifica es ou at mesmo criar seus pr prios modelos Gomes 2004 Os conte dos que podem ser abordados atrav s deste Ambiente de Modelagem est o relacionados s reas de Biologia F sica Matem tica Qu mica Ecologia entre outras O ModeLab pode ser aplicado a uma faixa et ria que compreende desde crian as at adultos sendo necess rio apenas que estes possuam uma pr tica m nima com computadores 2 3 Exemplo
231. erno Para mostrar a janela do Gr fico basta clicar no menu Exibir gt An lises Gr ficas an lises Editor do Gr fico mo 270 3 144 dm so Figura 22 Gr fico de An lise de modelos Para analisar o comportamento de um objeto do modelo necess rio criar um Item de An lise informa es retiradas da simula o para serem desenhadas no Gr fico Os Itens de An lise s o adicionados ao Editor do Gr fico mostrado em detalhe na Figura 23 Este local possui algumas ferramentas teis tanto para a visualiza o do Gr fico quanto para a obten o dos dados gerados pela simula o www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 20 Coelho Tigre i zoom Lista de Itens de an lise Barra d reranEnia Ah94 GHRE Figura 23 Editor do Gr fico Onde e Lista de Itens de An lise Local onde os Itens de An lise s o dispostos ap s terem sido criados Caso a simula o do modelo seja parada e reiniciada sem que o Gr fico tenha sido apagado os itens adicionados pelo usu rio s o mantidos e c pias destes itens s o criadas pelo ModeLab para que o usu rio possa comparar duas simula es diferentes Por exemplo um modelo simulado uma primeira vez e a simula o fornece um gr fico E poss vel manter este gr fico modificar os par metros do modelo e simul lo novamente Dessa forma a nova simula o fornece um novo gr fico que pode ser comparado com o anterior A Figura 24 mostra um exemplo de
232. es a uma simula o feita em um tempo de dez 10 segundos Para a constru o da escala num rica utilizada nessa parte espec fica do Estudo IV levaram se em considera o os procedimentos necess rios para o c lculo da corrente el trica m dia simulada nos modelos computacionais Tais procedimentos que foram resumidos no quadro anterior ser o apresentados aqui de forma completa assim tem se que 1 Todos os c lculos incorretos ou nenhum c lculo executado Nota 0 2 Soma correta do total de 145 Cap tulo VII An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Quantitativa do Conte do el trons que passaram pela se o transversal do fio condutor regi o amarela durante dez 10 segundos de simula o Nota 1 3 Divis o do total de el trons do item anterior por dez 10 ou seja n mero m dio de el trons Nota 2 4 Transforma o no n mero m dio de el trons e carga el trica m dia esse procedimento foi subdividido em a montagem da regra de tr s Nota 3 e b multiplica o pelo fator 1 6 x 10 C Nota 4 por fim 5 Divis o carga el trica m dia por dez 10 segundos corrente el trica m dia Nota 5 Para essa escala importante observar que h interdepend ncia dos procedimentos de c lculo ou seja se algum dos procedimentos for efetuado de forma incorreta os procedimentos posteriores estar o automaticamente incorretos tamb m A partir da escala num rica
233. es e sentidos distintos em cada ponto do espa o do fio os el trons tamb m se movimentariam em dire es e sentidos distintos Nessa dire o importante enfatizar que os movimentos aleat rios ou desordenados dos el trons em um condutor met lico s o o resultado tanto dos campos el tricos quanto da agita o t rmica das part culas por m nesses dois modelos computacionais optou se por n o se enfatizar o aspecto da temperatura durante o desenvolvimento das atividades escolares As tr s 3 primeiras categorias de respostas podem ser classificadas como corretas satisfat rias ou esperadas pois todos esses estudantes 115 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do responderam que nos modelos computacionais simulados e visualizados observam se caracter sticas na configura o do campo el trico para n o se formar uma corrente el trica ou seja as cargas se deslocando aleatoriamente pelo metal Tais categorias de respostas usaram basicamente a mesma justificativa para caracterizar porque no condutor met lico modelado as cargas n o se deslocam para o mesmo lado Tal argumenta o est pautada principalmente na observ ncia das configura es desordenadas ou aleat rias dos campos el tricos no interior do fio excetuando se a categoria COS que se pautou com maior nfase na observ ncia das movimenta es das cargas a partir do campo simula
234. esapare a totalmente Na Atividade Il foi realizada a abordagem dos cinco 5 fatores que influenciam a velocidade com que as rea es qu micas ocorrem s o eles Concentra o Press o Temperatura Catalisadores e Superf cie de Contato Tal abordagem foi feita a partir das simula es e visualiza es de dez 10 modelos computacionais referentes a rea es qu micas espec ficas 000000000 990000000 000000000 e 0000000080 000000000 000000000 coco 000000 e coc0c0 00000 8900099090 000000000 V0000000 Pequena Concentra o t 60s Grande Concentra o t 60s Figura 06 Representa o Parcial da Evolu o Temporal das Simula es Computacionais do Modelo Utilizado no M dulo Educacional sobre Velocidade das Rea es Qu micas Na Figura 06 acima est o representados seis momentos distintos de uma rea o qu mica entre H bolinhas verdes Cl gt bolinhas azuis 2HCI bolinhas vermelhas Sendo que na esquerda de cima para baixo est o representados tr s momentos da rea o ocorrendo quando a concentra o dos reagentes considerada pequena Por outro lado direita tamb m de cima para baixo representam se tr s momentos dessa mesma rea o ocorrendo quando a 72 Cap tulo IV Concep o do Estudo concentra o dos reagentes maior A evolu o temporal mostrada na figura feita nos dois casos com os tempos t 0 20 e 60 s Como pode se evidenciar a quantida
235. esenvolver os procedimentos matem ticos para se calcular a m dia simples e velocidade m dia quase que integralmente na AT Para os outros oito 8 alunos restantes que tamb m diminu ram suas notas de desempenho entre duas atividades escolares foi poss vel observar na Tabela 15 que um 1 educando o fez a partir da nota sete 7 ou seja desenvolveu de forma quase integral os c lculos de m dia simples e velocidade m dia na AMCE Esse aluno diminuiu sua nota para zero 0 pois n o desenvolveu nenhum dos c lculos na AT Para os sete 7 alunos restantes tem se que um 1 aluno diminuiu da nota seis 6 para quatro 4 quatro 4 estudantes diminu ram a nota de quatro 4 para a zero 0 um 1 educando diminuiu da nota tr s 3 para zero 0 e um 1 aluno diminuiu de dois 2 para zero 0 Dessa forma pode se concluir que dos estudantes que diminu ram suas notas de Desempenhos entre as duas atividades escolares quarenta e tr s 43 deles obtiveram inicialmente a nota m xima de nove 9 ou seja desenvolvendo todos os c lculos matem ticos da atividade com modelagem computacional explorat ria por completo Para os outros oito 8 educandos que tamb m diminu ram suas notas observa se que tal decr scimo ocorreu respectivamente a partir das notas sete 7 seis 6 quatro 4 tr s 3 e dois 2 Desse total de cinquenta e um 51 estudantes existe o n mero consider vel de vinte e cinco 25 alunos que tiveram suas n
236. esenvolveram respectivamente a atividade proposta Assim ao se comparar os percentuais referentes a essas duas partes do Estudo IV Cap tulos V amp Vl o que se observa que em rela o s visualiza es dos campos el tricos que s o estruturas matem ticas abstratas ou vetores n o dotados de movimento nos modelos computacionais houve uma queda do percentual de acertos tanto em rela o s atividades com aporte computacional quanto na quest o referente avalia o trimestral Sendo que na primeira parte tal decr scimo foi pequeno e na segunda bem acentuado Fazendo se um analise geral dessa primeira parte do estudo pode se concluir que ela foi caracterizada a partir de abordagens qualitativas de conte dos com analises dos fen menos de corrente el trica e configura es 192 Cap tulo IX Conclus es Finais de campos el tricos em metais atrav s das visualiza es din micas e est ticas respectivamente simuladas atrav s de modelos computacionais N o solicitando dessa forma aos educandos o trabalho com equa es matem ticas ou a proporcionalidade entre vari veis Tal abordagem caracterizada atrav s de descri es e interpreta es dos modelos denominada de Abordagem Qualitativa do Conte do apontam para a possibilidade de que o trabalho em sala de aula nessa perspectiva pode ser promissor n o apenas para esses dois conte dos em espec fico mas tamb m para qualquer conhecimento cien
237. esponder a situa o problema proposta nesse item foi observada apenas para quatro 4 alunos ou seja aproximadamente 5 34 As categorias de respostas consideradas insatisfat rias possuem em suas formula es erros conceituais invers es das tem ticas fuga do tema proposto e ainda respostas em branco Tais estruturas de respostas excetuando se talvez as categorias IN1 amp IN2 parecem n o terem sido elaboradas a partir das observa es dos modelos anteriormente simulados e visualizados nas aulas Nesse sentido tais educandos parecem n o ter conseguido descrever ou interpretar de forma satisfat ria o item b dessa quest o e nem relaciona las aos modelos computacionais anteriormente trabalhados em sala Nas Tabelas 12 amp 13 das pr ximas p ginas encontram se definidas todas as categorias de respostas escritas e representa es desenhos formulados pelos estudantes e que foram apresentadas discutidas e analisadas nas p ginas anteriores 132 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Tabela 12 Descri o Formal das Categorias de Respostas Relatadas nas Tabelas 09 10 amp 11 Categoria Descri o da Categoria Totais Tabela 09 Porque esse campo n o faz com que as cargas se desloquem sempre para o mesmo lado Categoria de respostas relacionadas apenas a configura o dos co1 campos el tricos no condutor met lico nesse caso
238. essa investiga o os conceitos de Modelos e Modelagem s o utilizados no cen rio espec fico dos Modelos Modelagem Simula es e Visualiza es Computacionais todos discutidos e definidos no Cap tulo II focando se tais tem ticas na educa o Para tal foco utilizou se o Ambiente Software de Modelagem Computacional o ModeLab Acredita se que tais conceitos amp tecnologias computacionais tenham pot ncia para se constitu rem como um poss vel caminho para pr ticas inovadoras de Ensino Aprendizagem em especial na F sica e dessa forma possibilitar que os conhecimentos cient ficos possam ter uma maior possibilidade de desenvolvimento e consolida o no ambiente escolar Assim nesse cap tulo ser o constru das as conclus es finais referentes a essa investiga o mais especificamente em rela o as Atividades IV amp V que comp e os dados analisados nessa pesquisa Cabe ressaltar que tais conclus es ter o como eixo norteador as Quest es B sicas de Pesquisas expostas no Cap tulo IV denominado de Concep o do Estudo 176 Cap tulo IX Conclus es Finais 9 2 Como caracterizar o desempenho dos estudantes sobre a defini o cient fica de corrente el trica em um condutor met lico atrav s das visualiza es dos modelos computacionais utilizados no Estudo IV Como foi apresentado descrito e analisado no Cap tulo V os resultados dessa parte espec fica do estudo apontam que os desempenhos dos ed
239. essas duas primeiras d cadas do s culo XXI a produ o o armazenamento e principalmente a transmiss o de informa es para as gera es futuras sem sombra de d vidas mais mult plice do que por exemplo a passagem de informa o feita de forma oral de gera o para gera o em sociedades tribais antigas nesse cen rio todo o saber produzido pelas experi ncias di rias dos indiv duos n o possu a um registro sistem tico e a sua preserva o era feita quase que exclusivamente na mem ria individual e coletiva dessas sociedades Em nosso atual contexto educacional o fazer pedag gico possui um panorama que era inimagin vel h meio s culo A imers o da atual gera o de crian as e jovens no oceano de informa es provido pela internet e principalmente pelas redes sociais na maioria das vezes possui apenas a dimens o do entretenimento n o fazendo desse espa o virtual um potencial l cus educativo a imensa quantidade de textos hipertextos e imagens em movimento das m dias 22 Cap tulo I Contexto amp Organiza o do Estudo digitais nos faz repensar o papel do livro did tico na escola apesar de se saber que este ainda um dos pilares da nossa atual educa o a educa o com seu car ter permanente imp e um cont nuo desafio em oferta la e por fim o tra o cada vez mais hol stico e interdisciplinar do conhecimento se op e a sua abordagem ainda especializada e disciplinar Dentro desse cen rio
240. est se comportando como o esperado por causa de uma regra que foi criada incorretamente No caso se o problema desta regra estiver no Passo 2 poss vel edit la sem precisar passar pelo Passo 1 Da mesma forma se o erro estiver no Passo 3 n o seria necess rio passar pelos Passos 1 e 2 Editar Regra Exportar resumo Figura 17 Resumo da regra 2 5 rea de Simula o e Visualiza o No Ambiente ModeLab cada objeto quando desenhado na Grade de Visualiza o recebe uma dire o preferencial Esta dire o pode ser fornecida aleatoriamente pelo Ambiente ou ser estabelecida pelo usu rio atrav s do Bot o das Dire es Esta dire o preferencial pode ser entendida como a dire o que o objeto aponta Como exemplo tem se que se um cachorro v um gato ele o persegue se o gato passa longe da vis o do cachorro ele n o percebe e n o o persegue Outro exemplo mais gen rico seria se um Ator se move em linha reta ele se mover apenas na sua dire o preferencial Para simular um modelo necess rio criar uma cena ou estado inicial do modelo No contexto da cria o de modelos no ModeLab a cena deve ser desenhada na Grade de Simula o e a partir desta cena que o modelo evoluir Uma outra possibilidade de visualiza o da simula o atrav s do Gr fico da Simula o no qual poss vel analisar como as quantidades dos objetos se comportam durante a simula o 2 5 1 Grade
241. estudantes existe o n mero consider vel de 25 alunos que tiveram suas notas diminu das acentuadamente ou seja do m ximo para o m nimo Continuando a an lise da Figura 03 tem se na diagonal principal o n mero total de 40 alunos que mantiveram as mesmas notas de Desempenhos nas duas atividades escolares Desse total t m se que 35 aproximadamente 1 3 do total de 114 estudantes mantiveram as suas notas no valor m ximo de 9 ou seja para esses alunos o desenvolvimento dos procedimentos matem ticos para o c lculo da M dia Simples e Velocidade M dia foi realizado de forma integral tanto na AMCE quanto na AT Para os outros 05 estudantes que mantiveram seus Desempenhos nas duas atividades Tem se que dos 05 01 estudante manteve a nota em 7 significando que para ele houve o desenvolvimento dos dois t picos em estudo quase de forma integral nas duas atividades Ainda dentre os 05 observa se que 01 aluno manteve sua nota em 4 desenvolvendo de forma correta o c lculo da M dia Simples nas duas atividades Por fim tem se 03 estudantes que mantiveram suas notas em O zero o que evid ncia para eles que nenhum dos dois c lculos trabalhados nessas atividades foi desenvolvido corretamente nas duas atividades Assim para esses 40 estudantes que mantiveram as mesmas notas nas duas atividades escolares observa se que 35 mantiveram a nota em 9 ou seja aproximadamente 87 5 desse subtotal e para os outros 05 alunos as notas
242. estudantes que tiveram decr scimo de desempenho entre as duas atividades escolares a partir da nota cinco 5 Como foi exposto anteriormente cinquenta e nove 59 alunos possuem esse perfil de comportamento ou seja diminuir o Desempenho a partir da nota m xima Assim com aux lio dos diagramas 03 amp 04 foi poss vel produzir o Organograma 01 que diferentemente dos diagramas apresenta separadamente os alunos que diminu ram suas notas de desempenho entre as duas atividades escolares Alunos com Nota 5 na AMCE Notas na AT Organograma 01 Estudantes que na AMCE Tiveram Notas 5 e posteriormente diminu ram suas Notas para 4 3 2 1e 0 na AT No organograma da p gina anterior os n meros mostrados dentro das elipses menores esquerda que por sua vez est o inseridas em uma nica elipse maior representam os cinquenta e nove 59 estudantes que 152 Cap tulo VII An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Quantitativa do Conte do participaram das duas atividades de forma individual Por fim na elipse direita est o s notas que tais alunos obtiveram na AT Dessa forma poss vel observar quais s o os cinquenta e nove estudantes que diminu ram suas notas entre as duas atividades a partir da nota m xima para as notas de desempenho 4 3 2 1 e O respectivamente Nessa dire o tem se que esses alunos conseguiram desenvolver corretamente os c lculos de M dia Simples e C
243. eta por m quando foram representar o campo na segunda situa o inverteram o sentido correto dele Se tal hip tese for realmente correta o n mero de estudantes que conseguiram diferenciar de forma satisfat ria as duas situa es exploradas 181 Cap tulo IX Conclus es Finais passa de quarenta e um 41 para cinquenta e sete 57 ou de aproximadamente 54 66 para exatos 76 Assim nas atividades baseadas em simula es e visualiza es computacionais pode se observar que os educandos conseguiram desenvolve las em sua maioria de forma satisfat ria ou esperada conseguindo muitas vezes al m de descrever o que observavam nas simula es e visualiza es justificar suas respostas e representar em forma de setas flechas vetores as diferen as que existem nas configura es dos campos el tricos em um condutor met lico quando este n o est ou est sendo submetido a uma tens o entre dois terminais quaisquer Com rela o segunda parte das atividades escolares Avalia o Trimestral AT O que se observa em um primeiro momento que os educandos em sua maioria n o conseguiram diferenciar as duas situa es propostas pela quest o 01 item b Anexo C Nesse sentido importante destacar que vinte e um 21 ou 28 dos educandos deram respostas corretas sendo que dezenove 19 delas foram respostas corretas e completas e apenas duas 2 foram corretas por m incompletas amp cinquenta
244. eterminado por uma probabilidade O ltimo bot o uma borracha portanto os objetos desenhados na grade s o apagados quando ele est clicado OBS Para desenhar os objetos na grade primeiro deve se clicar em um desses bot es para depois clicar na Grade de Visualiza o Editar um objeto Utilize as ferramentas para editar So Em S o o E 4 o Figura 4 Editor de imagens do ModeLab Bot es de Manipula o de Objetos Da esquerda para a direita s o os bot es de a adi o remo o edi o do objeto e edi o da imagem do objeto Este ltimo bot o abre uma janela de desenho mostrada na Figura 4 a qual permite que os objetos sejam desenhados Abas de Alterna o entre os Tipos de Objeto Permite alternar entre a listagem de atores e cen rios Para inserir um objeto no modelo basta clicar no bot o ou duas vezes na regi o da Listagem de Objetos Assim aparecer uma janela com as Galerias de Objetos nas quais os objetos s o classificados de www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 6 acordo com suas caracter sticas principais como objetos inanimados pessoas animais plantas entre outros Esta janela mostrada na Figura 5 Editar Objeto F undo Editar Galeria Selecone a gaiesa O cianorito a ofar ABI VRBU IDO DM O pa a g3 ON Objeto escolhido Lista de Galerias Catargusjo Cavalo o de objetos Pie PN Manipula o de Li
245. exata entre os conceitos de modelagem simula o amp visualiza es computacionais e por fim na constata o espec fica apontada pela categoria 6 de que a modelagem possui um entendimento amplo e que muitas vezes desconsidera o contexto de sua utiliza o torna se importante delinear algumas considera es sobre tais aspectos Em primeiro lugar poss vel perceber que todo o aporte computacional aplicado no contexto de ensino aprendizagem de F sica possui uma gama muito ampla de fatores que devem ser consideradas antes de qualquer iniciativa Nesse aspecto pode se considerar por exemplo se tais atividades ter o embasamento te rico a partir de alguma teoria de aprendizagem espec fica ou n o Z Outro aspecto importante o fato de se levar em considera o os resultados j alcan ados na rea Para essa investiga o os resultados mais relevante s o referentes categoria 1 ou seja sobre aplica es de atividades com o aporte computacional nos v rios n veis de ensino Nessa dire o poss vel mesmo que de forma parcial estabelecer um v nculo entre tais resultados e os conceitos de modelagem simula o e visualiza o j estabelecidos anteriormente Dentro dessa perspectiva resultados como intera o e desempenho com os ambientes computacionais amp habilidades e dificuldades em delimitar construir alterar relacionar e explicar modelos computacionais tem rela o priorit ria com o conce
246. exidade crescente na medida em que as rela es sociais tamb m se tornaram mais complexas na sociedade contempor nea Nas primeiras d cadas do s culo XXI a produ o o armazenamento e principalmente a transmiss o do conhecimento para as gera es futuras sem sombra de d vidas mais mult plice do que outrora fora a partilha de conhecimento feita de forma oral de gera o para gera o em sociedades tribais antigas nesse cen rio todo o saber produzido pelas experi ncias di rias dos indiv duos n o possu a um registro sistem tico e a sua preserva o era feita quase que exclusivamente na mem ria individual e coletiva dessas sociedades Em nosso atual contexto educacional o fazer pedag gico possui um panorama que era inimagin vel h meio s culo A imers o da atual gera o de crian as e jovens no oceano de informa es provido pela internet e principalmente pelas redes sociais na maioria das vezes n o transformada por eles em conhecimento a imensa quantidade de textos hipertextos e imagens em movimento das m dias digitais nos faz repensar o papel do livro did tico na escola apesar de saber se que livro ainda um dos pilares da nossa atual educa o a educa o com seu car ter permanente imp e um cont nuo desafio em oferta la e por fim o car ter cada vez mais hol stico e interdisciplinar do conhecimento se op e a sua abordagem ainda especializada e disciplinar Dentro desse cen rio poss ve
247. fica ou educacional faz o uso de simplifica es e idealiza es das caracter sticas rela es ou componentes do que se quer representar essas caracter sticas mudam ou evoluem com o tempo mas s o sempre ideais Ogborn amp Miller 1994 Finalmente toda a atividade de modelagem come a com o interesse de se re construir e ou entender algum fen meno ou processo tecnol gico cient fico educacional ou social Esse interesse sempre o de utilizar os recursos de modelagem para os nossos pr prios objetivos sejam eles quais forem Por fim essas tr s caracter sticas comuns a todos os modelos podem ser resumidas em tr s palavras representa o simplifica o e benef cio 2 3 Modelagem Uma vez estabelecido o contexto de utiliza o e a partir da o conceito de modelo junto com as suas principais caracter sticas torna se preponderante nesse momento definir o que modelagem Nesse caminho pode se inicialmente compreender a modelagem como a atividade humana de construir modelos sejam eles concretos ou abstratos OLIVEIRA 2006 Contudo dentro do contexto desse trabalho acredita se que essa defini o n o abarca totalmente a potencialidade que a modelagem pode apresentar Os processos de modelagem abrangem as mais diversificadas atividades humanas Nesse sentido pode se citar por exemplo o simples cozimento de arroz que pode envolver a representa o de um processo pr tico e cotidiano atrav s da escrita receit
248. forma poss vel constatar que em m dia metade dos alunos do Ensino M dio apresenta um desempenho considerado abaixo do b sico ao t rmino do ciclo m dio em torno de trinta e oito por cento deles conseguem atingir o n vel considerado b sico e os alunos considerados proficientes ou avan ados giram de oito a onze por cento apenas Tais n meros sinalizam em n vel Estadual que quase noventa por cento dos alunos regularmente matriculados no Ensino M dio Regular terminam seus estudos com um n vel de conhecimento e profici ncia baixo em F sica 30 Programa de Avalia o da Educa o B sica do Esp rito Santo PAEBES foi criado em 2000 o Programa de Avalia o desde 2009 organizado pelo Centro de Pol ticas P blicas e Avalia o da Educa o da Universidade Federal de Juiz de Fora CAEd atrav s de uma parceria com a Secretaria de Estado da Educa o SEDU O programa tem como objetivo diagnosticar o desempenho dos alunos em diferentes reas do conhecimento e n veis de escolaridade bem como subsidiar a implementa o a reformula o e o monitoramento de pol ticas educacionais contribuindo dessa forma para a melhoria da qualidade da educa o no Estado No ano de 2013 os testes do PAEBES avaliaram as compet ncias e habilidades na rea de L ngua Portuguesa Matem tica Ci ncias e Ci ncias da Natureza F sica Qu mica e Biologia dos estudantes das redes Estadual e Municipal e da EPP que aderiram ao programa
249. fos 8 2 2 Explicita o dos Estudantes a partir de Diagramas de Notas de Desempenho A partir da primeira analise quantitativa na se o anterior poss vel observar numericamente todas as varia es das notas de Desempenho dos 114 estudantes Contudo novamente n o poss vel explicitar quais estudantes tiveram tais varia es Assim ser feito aqui uma explicita o dos estudantes a partir de suas respectivas notas nas atividades escolares Nesse sentido iniciaremos as discuss es pelos Diagramas 05 amp 06 apresentados na pr xima p gina Nessa perspectiva a escala de notas de desempenho apresentada na no Quadro 05 tamb m foi utilizada na constru o de tais diagramas Novamente a primeira coluna a nota dos estudantes a segunda coluna a distribui o ou explicita o dos alunos de acordo com as suas notas e por 164 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do fim na terceira coluna est o as frequ ncias totais de estudantes contabilizados por suas notas No Diagrama 05 por exemplo na segunda coluna o s mbolo representa um dos estudantes que comp s uma das 57 duplas na AMCE e que posteriormente participou individualmente da AT Assim por exemplo o s mbolo 10 representa um dos dois estudantes da d cima dupla do Estudo V importante destacar ainda no que diz respeito varia o das notas de desemp
250. gatoriedade e universaliza o sejam realmente efetivadas em todo o nosso ensino b sico de extrema import ncia que os estabelecimentos escolares possam oferecer um ensino atrativo e de qualidade para garantir assim a perman ncia e principalmente o sucesso dos educandos no ciclo b sico da educa o not rio que na ltima d cada e meia o Brasil avan ou significativamente na oferta de vagas para o ensino m dio por m a universaliza o e a adequa o idade s rie educacional ainda s o obst culos que necessitamos ultrapassar Segundo dados oferecidos pelo Documento Orientador do Programa Ensino M dio Inovador ProEMI de 2011 do MEC temos que Apesar da estabilidade na oferta de ensino m dio com aumento de 20 515 matr culas em 2010 totalizando 8 365 675 matr culas correspondentes a 0 2 a mais que em 2009 observa se que a escolariza o dos adolescentes de 15 a 17 anos n o est universalizada SIS 2010 e a Dispon vel em lt http Avww planalto gov br ccivil 03 constituicao Emendas Emc emc59 htm gt 19 Cap tulo I Contexto amp Organiza o do Estudo adequa o idade s rie educacional ainda um desafio Documento Orientador Programa de Ensino M dio Inovador ProEMI 2011 p 5 A estabilidade e o paulatino aumento de vagas no Ensino M dio j uma realidade em nosso pa s por m sua universaliza o ainda n o Outro aspecto relevante o fato de que esse aumento de vaga
251. ia este estilo o fato dos menus e janelas possu rem uma apar ncia em 3D e bordas suaves Configura es Configura es Selecione o que quer configurar ANITA OA ARO O O Geral Gr ficos EM Exibi o dy Avan adas Exibi o 7 Usar estilo xP Estilo xP 4 Menus planos 4 Gradiente nos Menus Usar cores do sistema Figura 30 Configura es de Exibi o do ModeLab Avan adas A Figura 30 mostra as op es avan adas do ModeLab as quais permitem configurar o n vel de www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 24 compress o dos arquivos de modelos a forma como os vizinhos s o selecionados o n mero de retrocessos na simula o habilita o da janela de sele o da vizinhan a e habilita o da janela de nomea o de regra Estas duas ltimas op es podem ser utilizadas no caso de atividades introdut rias ao ambiente de modelagem Dessa forma o professor pesquisador pode restringir o trabalho dos estudantes ao constru rem modelos permitindo que eles tenham as aten es voltadas principalmente para o modelo em si e n o para a ferramenta A op o Algoritmo de Sele o de Vizinhos a forma como o ModeLab far a escolha dos vizinhos na execu o da regra Neste sentido se a op o Conta e seleciona estiver selecionada ele primeiro verifica quais lados foram selecionados na janela de sele o de vizinhan a e depois seleciona um para e
252. ico atrav s de visualiza es dos modelos computacionais utilizados no Estudo IV Quest o 03 Como caracterizar o desempenho dos alunos no c lculo da corrente el trica m dia em um condutor met lico atrav s de simula es e produ o de dados num ricos pelo professor nos modelos computacionais utilizados no Estudo IV Quest o 04 Como caracterizar o desempenho dos estudantes no c lculo da velocidade m dia de tr s autom veis atrav s de simula es e produ o de dados num ricos pelos alunos no modelo computacional utilizado no Estudo V 4 4 Etapas da Pesquisa Como pode ser observado na Figura 03 da p gina 65 o design da investiga o composto do Estudo Piloto e do Estudo Principal Nesse cap tulo ser feita uma descri o e analise do desenvolvimento metodol gico de toda a pesquisa bem como se apresentar o alguns resultados produzidos nas Atividades l Il e III do Estudo Piloto Contudo as discuss es estabelecidas focar o os dados produzidos nas Atividades IV e V que s o espec ficos da disciplina de F sica Tais an lises ser o apresentadas em detalhes nos Cap tulos V VI VII e VIII Por fim cabe ressaltar que a investiga o possui uma natureza Descritiva e Explorat ria MOREIRA amp CALEFFE 2006 Excetuando se a Atividade Ill de caracter stica multidisciplinar Matem tica amp Hist ria todas as outras atividades envolveram uma nica disciplina Esses processos de ensino apre
253. icrosc pica ou macrosc pica E como tal classifica o pode potencializar o direcionamento das atividades educacionais Nesse sentido modelos computacionais constru dos para representar sistema massa mola movimento e colis es de corpos macros p ndulo simples fen menos relacionados s leis de Newton lan amentos de corpos entre outros podem ser classificados na perspectiva da representatividade macrosc pica Por outro lado modelos computacionais desenvolvidos para representar fen menos de F sica Qu ntica tais como orbitais eletr nicos efeito fotoel trico dualidade onda part cula intera es das radia es com a mat ria ou ainda modelos que representam fen menos de resfriamento cargas campos e potenciais el tricos por exemplo podem ser classificados como modelos de representatividade microsc pica Dependendo das caracter sticas dos softwares ambientes de modelagem computacionais utilizados os modelos podem n o ter uma 59 Cap III Perspectivas do Atual Cen rio Sobre o Uso do Computador no Processo de Ensino Aprendizagem de F sica diferencia o muito n tida para as representatividades macro ou micro Contudo o direcionamento dos modelos computacionais para o entendimento dos fen menos f sicos independe dessa classifica o pode ser feita atrav s de perspectivas distintas S o poss veis as seguintes perspectivas uso de equa es vari veis e n meros interpreta o matem tica do
254. ida individualmente pelos mesmos HI d O EXPERIMENTO O experimento foi realizado entre os dias 17 e 25 de novembro de 2011 durante o hor rio regular de aula da escola Os dados foram produzidos em dois momentos distintos e subsequentes como mostrado na Tabela 01 No primeiro momento foi aplicada a atividade de modelagem computacional quando os estudantes seguiram o roteiro mostrado na Figura 02 simularam o modelo no Ambiente ModeLab e preencheram uma tabela com os tempos de cada m vel em seguida calcularam a m dia dos tempos de cada m vel e finalmente calcularam as velocidades m dias dos autom veis importante ressaltar que essa atividade n o foi pontuada para o c lculo da m dia trimestral Tabela 01 Organiza o do Experimento Realiza o da N mero Realiza o da Intervalo de S rie Duplas Atividade de de Avalia o Tempo Modelagem Alunos Trimestral Transcorrido 1 14 21 11 2011 28 25 11 2011 4 dias 1B 16 18 11 2011 32 22 11 2011 4 dias 1C 13 17 11 2011 26 23 11 2011 6 dias 1D 14 21 11 2011 28 25 11 2011 4 dias O segundo momento da coleta de dados foi realizado durante a avalia o trimestral do cronograma de atividades escolares A avalia o era no formato tradicional e em uma das quest es foi fornecida uma tabela j preenchida com os tempos dos m veis id ntica tabela do roteiro de atividades e assim como na atividade de modelagem foi tamb m solicitado aos alunos o c lculo da m
255. incompletas e tamb m com erros conceituais e por fim respostas em branco respectivamente A combina o de resposta parcialmente correta mais utilizada na atividade com modelagem computacional foi IN1 CO1 ou seja tais alunos responderam os dois questionamentos primeiramente de forma incorreta n o descrevendo as configura es aleat rias dos campos para depois responder o ao segundo questionamento corretamente formulando a resposta a partir das configura es organiza es dos campos el tricos simulados e visualizados Tal combina o de respostas foi utilizada por seis 6 estudantes sendo que na avalia o trimestral todos responderam incorretamente a situa o problema proposta Outra combina o de resposta observada no Diagrama 02 foi CO1 IN1 ou seja tais alunos responderam os dois questionamentos da seguinte forma a primeira resposta levou em considera o apenas as configura es desordenadas dos campos el tricos por outro lado a segunda resposta foi formulada incorretamente ou seja a partir das movimenta es das cargas e n o do campo el trico Tal combina o de respostas foi utilizada por cinco 5 educandos sendo que na avalia o trimestral um 1 estudante respondeu corretamente a situa o problema e quatro 4 responderam incorretamente As combina es CO1 IN2 CO2 IN1 IN1 cO2 e INZ CO2 foram observadas como combina es d
256. infus o em atividades de conte do espec fico o foco no conhecimento e n o na tecnologia FERRACIOLI ET AL 2012 Nesse contexto a modelagem computacional entendida como sendo o elo para a constru o de uma perspectiva de trabalho que promova o engajamento do estudante no processo de ensino e aprendizagem uma vez que a natureza da modelagem propicia a constru o e ou explora o de mundos artificiais podendo levar o estudante a engajar se no processo de aprendizagem por iniciativa pr pria ou seja no processo de aprendizagem explorat ria em f sica FERRACIOLI ET AL 2012 Uma poss vel classifica o desses ambientes segundo alguns autores formulada levando se em considera o o racioc nio empregado na constru o dos modelos nesses ambientes de modelagem tal como apresentado no Quadro 01 Quadro 01 Classifica o e Principais Caracter sticas dos Ambientes de Modelagem Computacionais Classifica o Principais Caracter sticas S o ambientes com enfoque no c lculo de valores de vari veis dependentes atrav s de suas rela es alg bricas MULINARI 2006 e tamb m denominados de ambientes de modelagem matem tica Ambientes de Modelagem Quantitativos S o ambientes com enfoque no entendimento de rela es causais Ambientes de Modelagem entre vari veis do sistema e a an lise da tend ncia do efeito nessas Semiquantitativos rela es acr scimo e decr scimo mas n o no conhecimento
257. ing their context or meaning The computer is as symbol processing machine That is its prescriptions operate only on syntactic not semantic information about symbols That a computer is a symbol processing machine is of fundamental interest because of the deep connection between formalization and mechanization A formalized model is one which is built from a strictly defined vocabulary using strictly defined syntactic rules No room is left for ad hoc interpretation or variation 34 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias forma com o uso da modelagem computacional pode se analisar um modelo computacional de uma forma completa atrav s de um todo din mico ao inv s de fragmentos est ticos e tamb m com a modelagem computacional pode se dinamizar os modelos computacionais para se observar evolu o din mica do fen meno ou sistema estudado O segundo aspecto relevante o fato de que computadores s o r pidos Um modelo computacional pode gerar rapidamente resultados que levariam muito tempo para serem gerados atrav s de c lculos manuais O fato trivial mas suas consequ ncias n o s o OGBORN amp MILLER 1994 Uma poss vel consequ ncia que o ajuste feito entre o modelo computacional e o modelo mental inicialmente concebido pelo estudante pode estimular no educando uma poss vel sistematiza o a partir de uma r pida simula o computacional Nossos modelos mentais
258. ionados 15 Balde Este bot o preenche de uma s vez uma regi o Por exemplo pode se criar um quadrado n o preenchido de um certo tipo de objeto e depois preench lo com outro tipo de objeto 16 Borracha Apaga os objetos desenhados na Grade de Simula o 17 Mostra Esconde linhas de grade Este bot o possibilita esconder as linhas de grade da Grade de Simula o possibilitando uma melhor visualiza o de alguns modelos 18 Atualiza a Grade Faz uma atualiza o dos objetos desenhados na Grade de Simula o Este bot o necess rio quando www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 26 ocorre algum problema de desenho devido a problemas de atualiza o gr fica do Windows 19 Zoom Permite aumentar ou diminuir o tamanho de cada c lula da Grade de Simula o Possui a op o Melhor Ajuste que tenta ajustar toda a grade regi o vis vel da Area de Visualiza o 3 Exemplos de Cria o de Modelo Aqui temos mais um exemplo que visa explicar passo a passo os procedimentos necess rios para a cria o de modelos no ModeLab Onde novamente vale lembrar o quanto importante criar um modelo primeiramente no papel para refletir sobre sua estrutura e a sua possibilidade de represent lo na forma de objetos e eventos 3 1 Evapora o de gua na superf cie de um lago Este modelo permite visualizar o vapor de gua surgindo na superf cie de um lago e subindo at as nuvens onde desaparecem Assim s
259. is para se entender as diferen as encontradas entre os resultados expostos nas Tabelas 19 amp 20 O primeiro aspecto a ser considerado diz respeito que tal estudo foi realizado na perspectiva explorat ria e n o na expositiva ou seja Os estudantes simulavam os modelos computacionais e eles pr prios produziram os dados num ricos utilizados nas atividades propostas no roteiro de atividades Outro aspecto relevante o fato que de nesse estudo focou se apenas na abordagem quantitativa do c lculo da velocidade m dia por outro lado no Estudo IV foram explorados tr s tem ticas em duas perspectivas distintas de abordagens de conte dos qualitativa e quantitativa j discutidas anteriormente 198 Cap tulo IX Conclus es Finais Um terceiro aspecto que diferencia esses dois estudos o fato de que toda a Atividade IV foi feito de forma individual pelos estudantes em contrapartida a Atividade V a parte relacionada s atividades com o modelo computacional foram realizadas em duplas e apenas a avalia o trimestral foi feita individualmente pelos educandos Por fim cabe ressaltar que os estudos envolveram s ries de 3 Anos Atividade IV e 1 Anos Atividade V Na primeira parte da Atividade V os dados num ricos foram produzidos pelos educandos Talvez tal mudan a ou seja produzir os pr prios dados num ricos ao inv s de apenas observar sua produ o pelo professor pode ser um dos motivos que proporcionaram a
260. ito de modelagem computacional ou seja atividades onde os alunos constroem os modelos para representar e explicar algum fen meno f sico atividades denominadas expressivas 58 Cap III Perspectivas do Atual Cen rio Sobre o Uso do Computador no Processo de Ensino Aprendizagem de F sica Por outro lado resultados como habilidades e dificuldades em entender influ ncias de vari veis umas sobre as outras amp dificuldades na analise de gr ficos a partir de dados coletados nas atividades tem uma rela o mais direta com a simula o computacional ou seja em atividades que os alunos n o constroem os modelos apenas os exploram atividades explorat rias Contudo uma terceira vertente dessa interpreta o tem delineado tamb m o interesse desse estudo Assim o uso de anima es nessa investiga o entendidos como modelos computacionais din micos como ferramentas que facilitam a interpreta o de modelos cient ficos tem uma rela o intr nseca com o que no campo de entendimento dessa pesquisa definido como visualiza o computacional ou seja atividades onde os alunos n o constroem e nem manipulam os modelos atividade expositiva z Um terceiro ponto de reflex o estabelecido aqui como os modelos computacionais representativos dos fen menos f sicos constru dos nas atividades expressivas ou para as atividades explorat rias ou expositivas podem ser classificados modelos de representatividade m
261. ito de simula o computacional ser complementado e por fim uma proposta de defini o an loga ser constru da para o conceito de visualiza o computacional Segundo PAIS 2002 a simula o um momento espec fico de uma situa o de aprendizagem no qual o sujeito tem a possibilidade de perceber e de manipular par metros A partir da integra o dos ambientes de modelagem computacionais nos processos de ensino aprendizagem se torna poss vel proporcionar aos alunos um espectro mais amplo de possibilidades tanto de percep o quanto de manipula o de aspectos variantes dos fen menos estudados usando se para isso os modelos computacionais o que n o ocorre nas formas tradicionais de abordagens de conte dos espec ficos na sala de aula Assim no corpo te rico de entendimento dessa pesquisa o conceito de simula o computacional ser definido aqui como o conjunto de estrat gias procedimentos adotados por estudantes ou professores em atividades de cunho explorat rio ou expositivo respectivamente para se manipular os modelos computacionais sem no entanto modificar sua estrutura ou as regras fundamentais de seu funcionamento Sendo assim tal defini o utiliza alguns aspectos j abordados para esse princ pio por m ela delimita o conceito de simula o computacional a um conjunto de estrat gias procedimentos utilizados nos modelos computacionais e ao mesmo tempo amplia as possibilidades do uso do concei
262. iveram a nota em nove 9 ou seja aproximadamente 87 50 desse subtotal e para os outros cinco 5 alunos as notas foram mantidas em sete 7 quatro 4 e zero 0 Na parte em azul da Tabela 15 tem se um grupo de vinte e tr s 23 alunos que aumentaram as notas de seus Desempenhos entre as duas atividades Assim para esse educandos existem dois 2 alunos que aumentaram suas notas de oito 8 para nove 9 seis 6 educandos que aumentaram suas notas de sete 7 para nove 9 e um 1 aluno que aumentou a sua nota de seis 6 para nove 9 Assim observa se que para esses nove 9 estudantes o desenvolvimento quantitativo dos c lculos de m dia simples e velocidade m dia foram quase completos na AMCE e integral na AT Para os outros 14 estudantes tem se que nove 9 deles aumentaram suas notas a partir de quatro 4 ou seja na AMCE esses alunos desenvolveram apenas os c lculos de m dia simples dos tempos de forma correta j na AT dois 2 deles desenvolveram tanto os c lculos de m dia simples de tempos quanto parte dos c lculos de velocidade m dia corretamente ficando dessa forma com a nota sete 7 Por outro lado sete 7 desses nove alunos aumentaram suas notas de Desempenho para nove 9 Para os ltimos cinco 5 estudantes tem se que um 1 aumentou sua nota de tr s 3 para nove 9 dois 2 aumentaram de dois 2 para quatro 4 um 1 aumentou de dois 2 para nove 9 amp um 1 aumentou de zero 0
263. iza es dos dois ltimos modelos computacionais Tais representa es est o explicitadas na Tabela 10 a da pr xima p gina juntamente com suas respectivas frequ ncias e porcentagens de ocorr ncias ou observ ncias Como pode ser observado poss vel perceber que as representa es desenhos dos setenta e cinco 75 estudantes para as configura es dos campos el tricos puderam agora serem agrupadas em cinco 5 categorias diferentes ou distintas denominadas de CO1 2 CO2 a N4 2 N2 e INg a respectivamente 124 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Tabela 10 a Analise das Atividades da Quarta Quest o do Roteiro de Atividades MODELOS COMPUTACIONAIS MOVIMENTO mmm ORDENADO CECCCCCCCCCCCCCCSSC ECC CEC C CCC E RCE R SCE BECEGGCSCCCECCCSSSCCECCCCS CSS CCC SS GGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG ERRIRE AIII ASISI C1 C2 O terceiro modelo computacional representado parcialmente na Figura Cl tamb m totalmente hipot tico pois no interior do fio met lico simulava se um nico el tron se movimentando de forma ordenada da esquerda para a direita A Figura C2 representa o Campo El trico E no fio met lico esse campo agora t m dire es e sentidos constantes MOVIMENTO mmm ORDENADO GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG
264. izados no Estudo IV 9 4 Como caracterizar o desempenho dos alunos no c lculo da corrente el trica m dia em um condutor met lico atrav s de simula es e produ o de dados num ricos pelo professor no quarto modelo computacional utilizado no Estudo IV 9 5 Como caracterizar o desempenho dos estudantes no c lculo da velocidade m dia de tr s autom veis atrav s de simula es e produ o de dados num ricos pelos alunos no quinto modelo computacional utilizado no Estudo V 9 6 Considera es Finais Sobre o Estudo Piloto 9 6 1 Considera es Finais sobre Visualiza es e 8 2 2 2 8 2 2 3 8 2 2 4 164 166 170 172 173 176 176 177 179 183 185 188 190 Abordagens Qualitativas de Conte dos 9 6 2 Considera es Finais sobre Simula es com Produ o de Dados Num ricos e Abordagens 196 Quantitativas de Conte dos Refer ncias Bibliogr ficas 202 Anexos 211 Cap tulo l Contexto amp Organiza o do Estudo 1 1 O Ensino M dio no Brasil A partir da aprova o da Emenda Constitucional n 59 de 11 de novembro de 2009 o Minist rio da Educa o e Cultura MEC dever garantir at 2016 a obrigatoriedade do ensino dos 04 aos 17 anos Tal obrigatoriedade vai ao encontro da Meta 3 do novo Plano Nacional de Educa o PNE que prop e entre outras coisas a universaliza o do Ensino M dio at 2020 15 17 anos Por m para que essa obri
265. jetivo propor uma forma de atividade de modelagem computacional com design espec fico para a sala de aula diferindo assim das atividades expressivas e explorat rias onde o foco metodol gico se concentra na elabora o de atividades para os laborat rios de inform tica Por fim usando se a perspectiva da atividade de modelagem computacional expositiva poss vel obter 1 Um espectro mais amplo de possibilidades de simula es e visualiza o dos modelos uma vez que ser o professor especialista e n o os alunos que ir manipular o modelo 2 Uma maior infus o das atividades de modelagem computacional nas escolas especificamente dentro da sala de aula uma vez que nessa perspectiva n o necess rio escola possuir um laborat rio de inform tica e sim apenas um computador e um data show 3 Uma maior possibilidade de foco no conte do por parte dos estudantes atrav s das visualiza es dos fen menos f sicos simulados na coleta das informa es produzidas nas simula es e por fim na formula o de conhecimento a partir dessas informa es pois toda a carga cognitiva de manipula o computacional da atividade fica a cargo do professor No mbito dos modelos computacionais modelagem computacional e ambiente de modelagem computacional dois conceitos ganharam uma potencialidade mpar e inimagin vel nas ltimas d cadas s o eles simula o amp visualiza o computacionais Nesse sentido vale
266. l observar que a escola possui desafios para os quais n o existem respostas prontas e muito menos definitivas Por m existe uma certeza o modelo escolar fundamentado pelas gera es passadas com foco na disciplina em m todos r gidos de ensino hierarquizada e onde o professor auxiliado pelo livro did tico era a principal fonte de conhecimento est cada vez mais desconectado do nosso atual contexto educacional preciso buscar caminhos para que a escola possa adequar se a todos esses desafios que o mundo atual vem nos impondo ou seja torna se necess rio estabelecer diretrizes tanto te ricas quanto metodol gicas que possam levar a constru o de uma pr tica docente que se alinhe a essa nova realidade conjuntural promovendo uma educa o capaz de preparar nossos jovens e adultos para o mundo na atualidade Nesse caminho uma perspectiva de trabalho promissora a inser o no cotidiano escolar de Tecnologias de Informa o e Comunica o TIC s Tais tecnologias nas ltimas d cadas modificaram intensamente as rela es interpessoais sociais comerciais e de trabalho Na escola n o diferente uma vez que as TIC s se mostram cada vez mais inseridas no cotidiano escolar seja atrav s de iniciativas institucionais das salas de inform tica com sem inter intranet ou a partir de iniciativas individuais com notebooks smartphones com internet m vel ou tablets tecnologias estas que est o cada vez mais incorporadas
267. la es amp visualiza es computacionais ou atrav s do fato dessa resposta n o poder ser negativa que existem campos el tricos no interior do condutor uma vez que existem cargas em seu interior e superf cie Em rela o ao segundo questionamento Porque esse campo n o faz com que as cargas se desloquem sempre para o mesmo lado Primeiro foco de analise dessa quest o poss vel perceber a partir da Tabela 09 que as respostas dos setenta e cinco 75 estudantes puderam ser agrupadas em cinco 5 categorias distintas denominadas de CO1 CO2 COS IN1 e IN2 respectivamente Mais uma vez o n mero 9 sobrescrito nas categorias significa que todas elas pertencem a Tabela 09 tal procedimento ser adotado tamb m nas tabelas 09 a 10 10 a e 11 com o uso dos ndices 9a 10 10a e 11 respectivamente 113 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Tabela 09 Analise das Atividades da Segunda Quest o do Roteiro de Atividades MODELOS COMPUTACIONAIS MOVIMENTO lt t gt ALEAT RIO AL DORDVODDEGSLIRESERODIVORESCONSORRODSCERAO noRSLE esa nam Boas RIGR mas O primeiro modelo computacional representado parcialmente na Figura Al totalmente hipot tico pois no interior do fio met lico simulava se um nico el tron se movimentando de forma aleat ria A Figura A2 representa o Campo El trico E no fio met lico esse campo
268. la es matem ticas envolvendo quantidades utilizadas em F sica Na perspectiva de desenvolvimento das rela es matem ticas de M dia Simples e Velocidade M dia no estudo do Movimento Retil neo de corpos foi investigado como ocorreu varia o de desempenho de alunos do Ensino M dio regular quando desenvolveram esse estudo em duas perspectivas distintas por m complementares uma auxiliada pela modelagem computacional explorat ria e outra em um formato escolar tradicional com prova aplicada em um momento posterior H a A ESTRUTURA O DO ESTUDO O estudo foi estruturado a partir de M dulos Educacionais que podem ser definidos como material a ser utilizado no estudo de um determinado fen meno organizado em tr s n veis objetivo conte do instrucional e pr tica amp avalia o FERRACIOLI 2004 O Objetivo visa promover o entendimento e aprofundamento de um determinado fen meno a partir de algum recurso did tico como um ambiente de modelagem computacional um site ou uma m dia o Conte do Instrucional consiste em uma abordagem te rica e experimental sobre um determinado fen meno e a Pr tica amp Avalia o consiste na utiliza o de um recurso para o desenvolvimento das atividades experimentais atrav s de um roteiro contendo o detalhamento das atividades e perguntas sobre o que foi desenvolvido III b O M DULO EDUCACIONAL O m dulo educacional desenvolvido para esse estudo constituiu se de duas parte
269. la o aos trinta e seis 36 educandos que n o obtiveram nota m xima na AMCE tem se que oito 8 deles diminu ram suas notas cinco 5 mantiveram os mesmos desempenhos e vinte e tr s 23 aumentaram suas notas 187 Cap tulo IX Conclus es Finais Para os oito 8 alunos que tiveram decr scimo de desempenho sete 7 diminu ram as notas de 7 4 3 e 2 para o valor m nimo de zero e um 1 aluno diminuiu de 6 para 4 Dessa forma a maior parte desses alunos conseguiu desenvolver parte dos c lculos na AMCE por m na avalia o trimestral n o efetivaram nenhum desses procedimentos matem ticos para a determina o da velocidade m dia apenas um aluno conseguiu desenvolver as atividades mesmo que de forma parcial nas duas etapas do Estudo V Os cinco 5 educandos que mantiveram suas notas constantes temos que tr s 3 mantiveram elas no valor m nimo de zero 0 um 1 aluno manteve em 4 e outro aluno manteve em 7 Existem tamb m vinte e tr s 23 alunos que aumentaram suas notas de desempenho ou seja inicialmente n o haviam conseguido efetuar todos os c lculos inerentes a AMCE Nessa dire o existem dezoito 18 alunos que aumentaram suas notas dos valores 2 3 4 6 7 e 8 para a nota m xima de nove 9 Para os outros cinco 5 educandos tais aumentos foram de 4 para 7 2 para 4 e zero para 4 Por fim como se pode observar nos dados expostos nessa se o os educandos conseguiram um desempenho que pode s
270. lagem e a rea de Simula o e Visualiza o Tais reas ser o descritas sucintamente nos par grafos que se seguem A rea de Modelagem o local onde as estruturas dos modelos s o criadas em seus elementos de modelagem atrav s de quatro sub reas 1 Editor de Objetos o local onde os objetos que v o compor os modelos s o criados 2 Apagador Permite apagar os objetos criados previamente na grade de simula es 3 Seletor de Dire es Permite a escolha de uma dire o preferencial para os objetos criados no editor de objetos 4 Editor de Regras Esta ferramenta permite a cria o e a manipula o das regras que determinar o o comportamento dos objetos na janela de simula o e visualiza o A rea de Simula o e Visualiza o o local onde o modelo simulado e seu comportamento din mico pode ser visualizado observado em dois locais a saber 1 Janela de Simula o e Visualiza o onde os objetos s o dispostos em uma configura o inicial e durante a simula o interagem entre si gerando o comportamento do modelo como um todo 2 Janela de Gr ficos Permite observar como variam as quantidades dos objetos durante a simula o Assim o ModeLab permite que modelos computacionais sejam constru dos simulados e tamb m visualizados A partir das intera es din micas dos objetos desses modelos tamb m poss vel observar sa das gr ficas que acompanham a evolu
271. lar em Ci ncia Tecnologia Sociedade CTS ideias de David Hestenes teoria de aprendizagem significativa de Ausubel momentos pedag gicos de Delizoicov pesquisa etinometodol gica amp modelos conceituais como suporte te rico para as atividades computacionais propostas no contexto educacional z Outro aspecto importante desses artigos o fato dos estudos que abordam conte dos espec ficos de F sica em muitos casos serem desenvolvidos atrav s de material instrucional impresso uma esp cie de roteiro de atividades aliado aos modelos constru dos atrav s dos Softwares Ambientes de Modelagem Computacional STELLA WLinklt Prometeus Modellus ou similares como a linguagem LOGO software gua Viva Tracker e Objetos de Aprendizagem OA Em rela o aos conte dos abordados existe uma diversidade de temas por exemplo sistema massa mola mec nica leis de Newton movimento dos corpos cinem tica F sica Qu ntica orbital eletr nico efeito fotoel trico dualidade onda part cula intera o da radia o com a mat ria colis es circuitos el tricos simples p ndulo simples e resfriamento entre outros Em rela o ao contexto educacional onde tais atividades s o desenvolvidas pode se observar uma variedade dos n veis s o eles m dio superior amp t cnico S o apontados como principais resultados desses estudos o melhor delineamento e entendimento sobre os seguintes aspectos intera o e
272. les jogo ou brinquedo l dico como p r exemplo um quebra cabe a onde crian as montam figuras pe a por pe a at uma constru o abstrata do pensamento humano que se manifesta de uma forma muito particular e espec fica atrav s do pensamento cient fico Um exemplo dessa constru o abstrata a geometria de Euclides ou geometria euclidiana que baseada em cinco axiomas e alguns objetos matem ticos tais como ponto reta e ngulo Apesar dessa variedade e aplicabilidade que os modelos possuem pode se destacar segundo Ogborn amp Miller 1994 pelo menos tr s caracter sticas comuns a todos os modelos s o elas 1 uma coisa usada no lugar de outra 2 simplifica o e idealiza o dos recursos de modelagem e 3 tend ncia de usar os recursos de modelagem para os nossos pr prios objetivos A primeira caracter stica apontada pelos autores pode ser entendida a partir de uma melhor analise da frase Uma coisa o modelo usada no lugar 29 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias de outra mundo que nos cerca Assim os modelos s o constru dos a partir de uma gama de objetos vari veis rela es e eventos com a finalidade de representar ideias objetos eventos sistemas e ou processos do mundo real A segunda caracter stica a simplifica o e idealiza o dos recursos de modelagem Toda a atividade de modelagem seja ela l dica tecnol gica cient
273. litativas observadas nas respostas dos educandos analisadas ao longo dos Cap tulos V amp VI possam ser explicadas em grande parte tamb m pelas naturezas distintas que tais 193 Cap tulo IX Conclus es Finais atividades possuem pois a primeira pautada no uso de modelos computacionais para se trabalhar um conte do espec fico de F sica atrav s de visualiza es de el trons e campos el tricos e a segunda parte propositalmente baseada na primeira em um formato tradicional de avalia o Cabe ressaltar ainda que das quatro 4 atividades analisadas nessa se o em tr s delas os alunos conseguiram desenvolver as atividades propostas com um percentual de acerto alto Tal verifica o apesar de ser muito espec fica ind cio inicial de que abordagens de conte dos nessa perspectiva atrav s das visualiza es de modelos computacionais podem vir a se tornar uma possibilidade real para o trabalho com conte dos de F sica em uma perspectiva ampla e n o apenas para os estudos aqui analisados Ainda em rela o s configura es dos campos el tricos cabe destacar que nas atividades com modelagem computacional expositiva foi solicitado aos educandos que ao fim das quest es 02 amp 04 do roteiro de atividades eles representassem os vetores de campo visualizados por eles A Tabela 18 compila os resultados dessas representa es Tabela 18 Resultados Finais de Desempenho dos Alunos em Rela o as Represen
274. lo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do formula o foi feita no sentido de alertar aos alunos que independente de existir ou n o uma diferen a de potencial DDP entre dois pontos quaisquer de um condutor met lico existe campo el trico no seu interior mesmo a sua resultante sendo nula ou seja E resultante 0 Pode se ressaltar tamb m que as tabela 10 e 10 a apresentadas tamb m nessa sess o possui a mesma metodologia de apresenta o de dados Por outro lado a Tabela 11 constru da a partir da primeira quest o item b da Avalia o Trimestral n o possui nenhuma parte referente s visualiza es e descri es de modelos computacionais e as tabela 12 amp 13 compilam ao final da se o as defini es das categorias de respostas e representa es descritas e analisas atrav s das tabelas 09 09 a 10 10 a Por fim mais uma vez importante destacar que em todas as tabelas a sigla CO a abreviatura de COrreta por outro lado a sigla IN abrevia a palavra INcorreta Na Tabela 09 da pr xima p gina no in cio de todas as categorias de respostas formuladas para a segunda quest o do roteiro de atividades poss vel observar que todos os estudantes responderam Sim para o primeiro questionamento qual seja Existe campo el trico no interior do fio met lico Nesse sentido poss vel constatar que os educandos observaram atrav s das simu
275. m a da avalia o trimestral A partir de tal diagrama poss vel observar simultaneamente os padr es de respostas dos alunos definidos na Tabela 08 durante as duas atividades escolares Nesse sentido tem se que no eixo horizontal est o agrupadas as categorias de respostas CO1 CO2 CO3 CO4 e IN1 e no eixo vertical est o dispostas as categorias de respostas CO1 CO2 COS CO4 COS CO6 e IN1 Assim tal diagrama possui um total de trinta e cinco 35 quadrantes Cada um deles corresponde a uma poss vel combina o de respostas para os dois principais questionamentos das quest es 01 amp 03 Ainda nessa dire o o Diagrama 01 subdividido em cores sendo que todos os quadrantes em azul claro s o combina es de respostas corretas para os dois questionamentos os quadrantes em cinza claro s o combina es de respostas onde pelo menos um dos questionamentos foi respondido de forma incorreta e por fim o 102 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do quadrando em cinza escuro corresponde a nica combina o de resposta em que os dois questionamentos foram respondidas de forma incorreta Para se observar quais categorias de respostas foram utilizadas pelos estudantes para a quest o 01 item a da avalia o trimestral organizou se a seguinte metodologia de cores e formas geom tricas a cor preta representa respostas consideradas
276. m aumento de nota entre as duas atividades Nesse sentido importante salientar que na primeira parte das atividades escolares setenta 70 alunos obtiveram nota m xima na AMCE e apenas cinco 5 educandos obtiveram notas abaixo do m ximo sendo que 147 Cap tulo VII An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Quantitativa do Conte do um 1 recebeu quatro 4 um 1 recebeu tr s 3 e tr s alunos receberam dois 2 como notas de Desempenho Dessa forma pode se observar inicialmente a partir do diagrama da Tabela 14 que dos sessenta e quatro 64 estudantes que diminu ram suas notas da primeira para a segunda atividade escolar parte vermelha do diagrama doze 12 deles 1 5 de sessenta e quatro 64 tiveram suas notas diminu das de cinco 5 para zero 0 Sendo assim esse n mero revela que 16 do total de alunos conseguiram desenvolver integralmente os c lculos para obter a corrente el trica no fio condutor na AMCE Por outro lado na AT esses c lculos n o foram desenvolvidos pelos mesmos z Uma poss vel hip tese para explicar tal n mero o fato de que na atividade com modelagem computacional expositiva os alunos trabalharam em sala de aula com o aux lio do professor para tirar eventuais d vidas nos procedimentos de c lculo tal situa o pode ter ocasionado o maior desempenho nas atividades propostas por m sem fazer com que os mesmos tivessem um real engajamen
277. m coordenados e n o produz carga el trica se movimentam aleatoriamente e o campo uniforme 5 2 0 0 50 9 24 25 25 25 29 3 5 5 5 7 35 42 45 47 45 57 52 55 55 57 059 5 52 53 55 55 57 5g 7 07 72 7 49 ou 65 34 7705 5 43 54 55 5 5s 74 10 ou 13 34 0 7070010 45 54 75 6 ou 8 0 40 2 ou 7 2 66 22 27 2 39 4 44 50 5 8 ou 10 66 Para a categoria CO25 as respostas se referem tamb m sobre os movimentos desordenados n o ordenados ou aleat rios dos el trons por m enfatizando que essas caracter sticas de movimento n o faria com que os 91 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do el trons formassem uma corrente el trica Essa estrutura de resposta foi utilizada por dez 10 estudantes ou seja aproximadamente 13 34 dos alunos A categoria COS re ne as respostas estruturadas pelos alunos que versavam sobre os movimentos aleat rios ou de forma a n o ter dire o correta por m justificando que tais caracter sticas de movimenta o ocorrem por causa do Campo El trico E no interior do fio met lico Como nessas duas primeiras simula es e visualiza es os campos possuem dire es e sentidos distintos em cada ponto do espa o do fio os el
278. m fio met lico sujeito a uma diferen a de potencial entre dois pontos quaisquer a resultante do campo el trico diferente de zero ou seja E resultante O Nesse caso tal campo consegue produzir uma for a el trica resultante sempre para a mesma dire o e sentido que atua diretamente nos el trons Essa for a faz com que os el trons independentemente de suas agita es t rmicas se desloquem sempre na mesma dire o nesse caso contr ria a resultante do vetor campo el trico Por outro lado se o fio met lico n o estiver sujeito a uma tens o entre dois pontos A e B quaisquer a resultante do campo el trico igual zero ou seja E resultante O Assim apesar de existir campo el trico no interior do fio devido presen a de v rias cargas no interior do material el trons e pr tons esses campos ao serem somados vetorialmente se anulam produzindo no interior do fio met lico uma resultante nula Assim os el trons de movimentam de forma ca tica devido tanto a presen a desses campos aleat rios quanto de suas agita es t rmicas naturais A partir dessas ideias e conceitos de diferen a de potencial e campos el tricos pode se dizer que essa parte da Atividade IV quest es 2 amp 4 do Roteiro de Atividades Ap ndice B tiveram como objetivo trabalhar a partir de simula es e visualiza es computacionais como s o as configura es dos campos el tricos em um condutor met lico sem e com DDP
279. ma de uma situa o real pois no interior do fio met lico v rios el trons se movimentavam de forma ordenada da esquerda para a direita A Figura D2 representa o Campo El trico E no fio met lico esse campo agora t m dire es e sentidos constantes FREQUENCIA DAS CATEGORIAS DAS RESPOSTAS RESPOSTAS CO1 sim porque o campo el trico est sempre na mesma 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 dire o est ordenado possui em cada ponto dire es iguais est 017 0 5 05 057 05 055 055 059 039 apontando na mesma dire o tem uma dire o fixa 0 0 0 5 0 50 72 0 52 050 0 0 uniforme est ordenado apontando para o lado contr rio ao 0 5 0 Os 0 9 05 057 055 059 movimento das cargas 050 061 052 05 055 05 057 055 059 07070720707 52 ou 69 34 CO2 Sim porque o campo el trico est na mesma dire o est 0 0 0 20 05005 057 todo para o mesmo lado uniforme e assim o movimento dos 10 ou 13 34 el trons cargas bolinhas azuis v o para uma dire o s movimento ordenado v o para o mesmo lado sempre estar o na mesma dire o se movimentaram uniformemente seguem sempre para o mesmo lado e se estabelece uma corrente el trica v o para o mesmo lado v o em sentido contr rio ao do campo CO3 Sim porque o campo el trico uniforme est na mesma 02 dire o por outro lado o campo el trico da situa o anterior 1 ou 1 34 era aleat rio indo em v rias dire es INT Sim p
280. me emite mais carga os el trons est o em movimento constante est recebendo uma carga que faz com que o campo el trico mova os el trons para uma s dire o os el trons v o andar em diversas dire es E por outro lado no fio que n o est ligado a nenhum dispositivo el trico n o tem essa rea o seus el trons ser o aleat rios o campo n o possui sentido o el trico se movimenta aleatoriamente n o h corrente pois os el trons n o formam um campo os el trons se movimentam aleatoriamente o campo uniforme emite menos cargas os el trons est o parados n o gera carga el trica os el trons s o livres IN4 Um vai ordenado para a direita e o outro desordenado para a esquerda quando o fio n o est ligado ao campo el trico o movimento desordenado mas o campo tem energia o potencial e a carga el trica a energia desordenada mudando de dire o v rias vezes o campo el trico uniforme e forma uma corrente el trica entre os el trons o que est ligado ao campo el trico ser uma carga maior em rela o ao campo que n o est ligado a nada o campo vai estar carregado e o outro estar vazio teremos diferentes tipos e energia potencial o campo do fio ligado realiza trabalho e faz os el trons se moverem r pido e sem dire o ficam agitados no que n o est ligado os el trons ficam uniformes e n o realiza trabalho a bateria est em carga negativa o campo el trico vai estar sempre na mesma dire o i
281. mesmo tempo Tamb m poss vel apagar aleatoriamente estabelecendo um Grau de Limpeza Com isso numa regi o selecionada apenas a propor o determinada neste grau ser apagada Ainda no Apagador o bot o Limpa a grade apaga tudo que tenha sido desenhado na Grade de Visualiza o ii v Apagador Q Grau de impera a perversa Tipo de objeto E a ser apagado ER E 84 t timps a grade Figura 6 Apagador Dire o do Objeto Permite especificar uma dire o a cada objeto adicionado Grade de Visualiza o No ModeLab cada objeto aponta para uma dire o preferencial e para especificar essa dire o necess rio escolher dentre uma das 8 dire es poss veis antes de desenhar um objeto na Grade de Visualiza o Se uma das dire es n o for escolhida ser atribu da uma dire o aleat ria ao objeto Esta ferramenta mostrada na Figura 7 www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 7 Figura 7 Bot o de dire o do objeto 2 2 Modelagem no ModeLab Bem antes de iniciarmos a cria o de um modelo no Ambiente ModeLab precisamos conhecer como feita a modelagem no ModeLab A utiliza o de modelos percebida em todos os ramos da Ci ncia No mundo de hoje os modelos s o poderosas ferramentas no estudo de fen menos clim ticos intera es nucleares desenvolvimento de tecnologias avan adas dentre outros No contexto educacional os modelos se mostram tamb m muito teis pois p
282. mo que de forma parcial porque tais varia es ocorreram Dessa forma pode se concluir que as an lises dos dados ter o dois objetivos s o eles descrever e comparar os desempenhos dos alunos nas duas atividades ou seja com e sem modelagem e por fim mapear as varia es dos desempenhos e explicar mesmo que parcialmente porque tais varia es ocorrem 5 2 Aspectos Te ricos das Analises de Dados Em pesquisas na rea de ci ncias exatas ou da natureza como por exemplo F sica Qu mica Biologia e Engenharias os fatores que influenciam um determinado fen meno s o em geral mantidos constantes ou controlados em laborat rio de forma que o pesquisador possa varia los de forma controlada investigando de forma separada a influ ncia de cada um deles no fen meno em quest o Nesse formato de pesquisa o M todo Experimental amplamente utilizado Por outro lado em pesquisas na rea de ci ncias humanas a natureza dos dados produzidos s o em geral multidimensionais ou seja em tais investiga es os v rios fatores que influenciam em um determinado fen meno os fazem de forma simult nea n o podendo na maioria das vezes serem controlados individualmente Nessa configura o de pesquisa o M todo 86 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Estat stico uma alternativa para se compilar os dados produzidos em uma investiga o A
283. mplo tem uma carga jogando eles para a direita e o campo el trico negativo e uniforme importante destacar nesses dois ltimos modelos que as din micas simulam representa es apenas dos movimentos ordenados dos el trons e as respectivas configura es do campo el trico no interior de um condutor met lico submetido a uma voltagem Nesse sentido tais educandos parecem n o ter conseguido descrever ou interpretar de forma satisfat ria tais modelos computacionais A Tabela 07 mostrada na pr xima p gina foi constru da a partir das respostas dadas pelos alunos para a primeira quest o item a da avalia o trimestral Tal tabela tamb m estruturada em duas partes A primeira mostra a descri o da situa o problema que os alunos responderam relativa defini o cient fica de corrente el trica em Jum condutor met lico Especificamente relacionada compara o dos movimentos de el trons em um fio met lico sem e com diferen a de potencial DDP entre seus terminais A segunda parte exp e as categorias de respostas e suas respectivas frequ ncias Nessa tabela poss vel perceber que as respostas dos setenta e cinco 75 estudantes puderam ser agrupadas em seis 6 categorias distintas 97 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do denominadas de CO1 CO2 COS IN1 IN2 e IN3 respectivamente Nesse sentido as tr s
284. mportante compreender que em tal cen rio cabe ao professor ter a sensibilidade em adotar durante a abordagem de conte dos de F sica atrav s da modelagem computacional estrat gias e metodologias que potencializem os aspectos positivos de tal arcabou o metodol gico e ao mesmo tempo reduzam as poss veis defici ncias dessa escolha metodol gica para o desenvolvimento do estudo dos conte dos espec ficos Por fim cabe ao aluno o papel preponderante de se engajar nas atividades propostas pelo professor privilegiando o conte do em estudo e n o apenas a forma como ele apresentado HI CONCEP O DO ESTUDO A partir dos trabalhos apresentados na sess o anterior poss vel constatar que em estudos de t picos espec ficos de F sica auxiliados por ferramentas de modelagem computacional existem possibilidades e limita es durante o processo educacional Assim buscou se nesse trabalho investigar como tais possibilidades e limita es se apresentam durante o desenvolvimento do estudo de um t pico espec fico de F sica no cotidiano de uma escola Mais especificamente o presente trabalho buscou a partir das investiga es aqui relatadas responder seguinte quest o b sica de pesquisa Como ocorre a varia o do desempenho de estudantes na execu o de atividades baseadas na modelagem computacional e em atividades escolares tradicionais contendo itens da atividade de modelagem desenvolvidas posteriormente com foco em re
285. nalmente A partir das analises efetuadas no Cap tulo VII nota se que as simula es com produ o de dados num ricos gerados nos modelos computacionais pelo professor para se usar no roteiro de atividades parecem 183 Cap tulo IX Conclus es Finais ter propiciado aos estudantes pelo menos na primeira parte das atividades escolares a capacidade de seguirem corretamente todos os procedimentos matem ticos necess rios para se calcular a corrente el trica m dia simulada a saber somar o n mero total de el trons calcular o n mero m dio de el trons calcular a carga el trica m dia amp finalmente calcular a corrente el trica m dia simulada no modelo computacional Nesse sentido importante destacar que setenta 70 estudantes ou aproximadamente 93 34 deles efetuaram todos os c lculos de forma satisfat ria alcan ando assim a nota de desempenho m ximo de cinco 5 Apenas cinco 5 alunos ou 6 66 formularam resolu es incompletas recebendo as notas de quatro 4 tr s 3 e dois 2 nessa primeira parte das atividades escolares vide Diagrama 08 Em rela o a esses cinco alunos pode se concluir que nessa primeira parte da atividade escolar o desenvolvimento dos procedimentos de c lculos n o incluiu o c lculo da corrente el trica pois a maior nota entre esses educandos foi quatro 4 que corresponde especificamente at o c lculo da carga m dia que passou pela se o transversal do condutor A no
286. nd defining the rules of interaction modelling therefore extends the scope of learning from exploratory to encompass more expressive activities 40 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias Apesar dos autores trabalharem com a diferencia o entre os conceitos de simula o computacional amp modelagem computacional e n o especificamente com as defini es espec ficas de simula o e visualiza o computacionais usar se esse contexto como uma fonte de analise e pondera o para em seguida se construir as defini es desses dois conceitos no escopo dessa investiga o Nesse caminho inicialmente os autores destacam que na literatura espec fica da rea n o existe uma diferencia o clara e objetiva sobre os conceitos de simula o computacional e modelagem computacional E na sequencia formulam uma proposta para se diferenciar os termos em quest o O princ pio b sico que norteia a distin o entre esses princ pios segundo os autores a forma ou natureza das atividades que eles podem dar suporte Nesse ponto importante destacar que a literatura aponta duas metodologias principais de trabalho para atividades que envolvam softwares ambientes de modelagem computacional s o elas Atividades Explorat rias e Expressivas Vale destacar ainda que nessa investiga o existe uma terceira proposta de trabalho para essas atividades denominada de Atividade Expositiva a q
287. ndependente de estar ligado ou n o ir criar corrente por causa do campo magn tico IN5 N o responderam 9 0 90 50 05 05 0 055 0 7 0 9 055 Oss 060 064 065 967 07 07207 19 ou 25 34 05207 2 ou 2 67 9702507509 0 00 gt 0 01 059 05 05 05 05 06907 075 16 ou 21 34 057056 2 ou 2 67 9 0505002 0 0 07 077 05 0 5 055059 05 14 ou 18 67 9 0 0 0 50 70 5 02 25 027 055 035 0 79 0 0 047 Ou 0 052055 18 ou 24 0 0 0 70 4 ou 5 34 128 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do A segunda parte exp e as categorias de respostas e suas respectivas frequ ncias de ocorr ncias e porcentagens Em tal tabela poss vel perceber que as respostas dos setenta e cinco 75 estudantes puderam ser agrupadas em sete 7 categorias distintas denominadas de CO1 CO2 IN1 IN2 IN3 IN4 e IN5 respectivamente Nesse sentido as duas primeiras categorias de respostas da Tabela 11 possuem correspond ncia total ou parcial com as categorias CO1 CO2 Cos CO1 co2 e CO3 das tabelas 09 amp 10 Assim as categorias CO1 e CO2 foram pautadas levando em considera o exclusivamente as distin es entre as configura es dos campos el tricos nos fios met licos sem e com voltagem distin es estas presentes em todas as categorias supracitadas de suas respectivas
288. ndizagem de ci ncias com o ambiente de modelagem computacional ModeLab tiveram foco em trabalhos com outros professores Para o desenvolvimento das atividades participaram al m do professor pesquisador de 63 Cap tulo IV Concep o do Estudo F sica os professores de Matem tica Qu mica e Hist ria Toda a produ o de dados foi de natureza emp rica feita atrav s de atividades escritas abordadas em detalhes nas pr ximas se es fornecendo dessa forma dados de natureza qualitativa e quantitativa Tais resultados articulados entre si fornecem subs dios para se discutir o aprimoramento das metodologias did ticas utilizadas bem como as possibilidades limita es vantagens e desvantagens para a abordagem de conte dos espec ficos de F sica Assim as descri es e analises desse estudo representam um avan o para a integra o desses processos no cotidiano escolar 4 5 A Investiga o Estudo Piloto amp Estudo Principal Nessa se o ser feito a descri o da metodologia utilizada para a implanta o dos estudos Piloto e Principal Para isso a Tabela 02 da p gina 66 apresenta a estrutura geral das cinco atividades desenvolvidas para essa investiga o Nela poss vel observar que entre os dias 17 10 e 28 11 de 2011 foram desenvolvidas todas as atividades da pesquisa sobre a inser o do ambiente ModeLab nos processos de ensino aprendizagem de ci ncias com alunos do 1 2 e 3 Anos
289. nfigura es dos campos el tricos no fio met lico Para tal categoria existe um total de cinco 5 alunos ou seja aproximadamente 6 67 A categoria IN3 2 re ne todas as representa es que caracterizavam nica e exclusivamente as configura es dos campos el tricos no interior do fio met lico Tais caracteriza es mostram setas flechas vetores dos campos el tricos em v rios pontos do espa o no fio dispostos de forma ordenada por m com o sentido inverso do que foi simulado e visualizado nos modelos computacionais ou seja da esquerda para a direita sentido correto seria da direita para a esquerda Essa categoria de representa o foi formulada por dezesseis 16 alunos ou seja aproximadamente 21 33 Dessa forma os alunos relacionados s categorias IN1 2 e IN2 parecem n o ter conseguido durante a atividade escolar interpretar e representar como os campos el tricos no fio met lico se organizam quando o metal est sujeito a uma tens o Por outro lado para os alunos da categoria IN3 2 poss vel indagar que talvez eles tiveram sucesso em a partir dos modelos computacionais interpretar de forma totalmente correta como s o as configura es dos campos el tricos simulados e visualizados nos modelos computacionais por m quando fizeram tal representa o no papel inverteram os sentidos dos vetores Por fim somando se IN1 2 IN2 2 e IN3 2 tem se que um total de trinta e dois 32 aluno
290. ni o Cient fica de Corrente El trica Tabela 17 Resultados Finais de Desempenho dos Alunos em Rela o aos Estudos sobre as Configura es dos Campos El tricos Tabela 18 Resultados Finais de Desempenho dos Alunos em 49 66 79 81 91 94 98 101 114 118 121 125 128 133 134 147 160 190 192 194 Tabela 19 Tabela 20 Rela o s Representa es dos Campos El tricos Resultados Finais de Desempenho dos Alunos em Rela o aos Estudos sobre o C lculo de Corrente El trica M dia Resultados Finais de Desempenho dos Alunos em Rela o aos Estudos sobre o C lculo da Velocidade M dia de Tr s Autom veis 196 198 LISTA DE QUADROS Quadro 01 Resultados de Desempenho na Disciplina de F sica nos N veis Estadual Regional e da Unidade Escolar Investigada no PAEBES de 2013 Quadro 02 Classifica o e Principais Caracter sticas dos Ambientes de Modelagem Computacionais Quadro 03 Propostas de Trabalho com os Ambientes de Modelagem Computacional no Contexto Escolar Quadro 04 N veis de Representa o de Modelos em Ci ncias e Suas Respectivas Descri es Propriedades amp Rela es com Enfoque em Qu mica Quadro 05 Escala Num rica de Medida do Desempenho dos Estudantes nas Atividades com Simula es e Visualiza es Computacionais e Avalia o Trimestral Sobre Corrente El trica Quadro 06 Escala Num rica de Medida do Desempenho dos Estudantes nas Atividades d
291. nove 9 Como foi exposto na se o anteriormente 18 educandos possuem esse perfil de comportamento Como pode ser observado em tal organograma temos que dos estudantes que aumentaram suas notas para 9 na AT dez deles a saber 24 24 29 29 32 32 36 36 54 e 54 fizeram em conjunto com seus parceiros de duplas na AMCE Nesse sentido tais estudantes aumentaram suas notas a partir de 4 7 e 8 respectivamente ou seja de notas que v o aproximadamente do valor m dio at um valor auto Notas dos Alunos na AMCE Organograma 06 Estudantes que Aumentaram suas Notas Para 9 Entre as Duas Atividades Escolares 172 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do Para os outros 8 alunos a saber 5 13 23 30 35 50 51 e 56 esse aumento de nota para o m ximo n o foi acompanhado por seus respectivos parceiros de duplas Nesse aspecto temos que as notas dos parceiros desses alunos na AT foram 0 0 7 0 0 4 O e 4 Assim observa se que os pares de duplas dos alunos 5 13 30 35 e 51 diminu ram suas notas para o valor m nimo de zero enquanto que os parceiros dos alunos 23 50 e 56 mantiveram diminu ram e aumentaram respectivamente para as notas 7 4 e 4 8 2 2 4 Explicita o dos Estudantes a partir de Organogramas de Notas de Desempenho Educandos que Tiveram Varia es Diversas nas Notas de Desempenho 18 15 78 Para os dezoito al
292. ntando a escola por m n o conseguem progredir nos estudos e consequentemente reprovam ou os abandona por apresentarem um fraco desempenho escolar Tal realidade parece ser ainda mais observ vel em disciplinas como por exemplo Matem tica Qu mica e F sica Especificamente em F sica campo de interesse dessa investiga o poss vel observar no Quadro 01 da pr xima p gina Dispon vel em lt http portal mec gov br index php option com docman amp task doc download amp gid 96078Itemid gt 20 Cap tulo I Contexto amp Organiza o do Estudo que em sua grande maioria os alunos apresentam um baixo grau de rendimento nesse campo de conhecimento Quadro 01 Resultados de Desempenho na Disciplina de F sica nos N veis Estadual Regional e da Unidade Escolar Investigada no PAEBES de 2013 Abaixo do B sico 51 3 B sico Proficiente Avan ado 37 4 7 8 3 5 Resultado Estadual Resultado Regional 49 3 37 5 9 1 4 1 Resultado da Escola 53 3 38 9 4 4 3 3 Os resultados mostrados acima se referem ao desempenho dos alunos do nosso estado em tr s n veis Estadual Regional Superintend ncia Regional de Carapina SRE Carapina que abrange os munic pios de Vit ria Serra Santa Tereza e Fund o e por fim da Escola onde essa pesquisa foi desenvolvida Como se observa no Quadro 01 os resultados s o similares nos tr s diferentes n veis que ela aborda e dessa
293. ntexto escolar associando os conhecimentos cient ficos a v rios conceitos relacionados ao uso do computador como ferramenta pedag gica e dessa forma observar e relatar possibilidades e limita es dessas atividades na pr tica docente 23 Cap tulo I Contexto amp Organiza o do Estudo 1 2 Estrutura do Trabalho O presente trabalho est organizado em nove cap tulos e seis anexos que s o descritos a seguir Este primeiro cap tulo tem o objetivo de situar o leitor no contexto do estudo bem como apresentar de modo sucinto os t picos que ser o desenvolvidos ao longo de todo o trabalho O Cap tulo Il apresenta o Referencial Te rico utilizado na constru o da concep o dessa investiga o Assim nesse cap tulo s o apresentados e discutidos os conceitos utilizados para se nortear todo o desenvolvimento e elabora o do trabalho dessa investiga o No Cap tulo Ill se faz uma Revis o Bibliogr fica a partir de sete peri dicos de circula o nacional que teve como objetivos descrever e analisar em mbito geral o modo como as pesquisas de ensino aprendizagem de F sica que usam o computador e como suporte te rico um ou mais dos conceitos de modelos modelagem softwares ambientes de modelagem simula es e visualiza es computacionais podem ser categorizados O segundo objetivo descrever e analisar a distribui o das pesquisas nos peri dicos analisados de acordo com a categoriza o estabele
294. ntos ordenados na mesma dire o por m enfatizando que essas caracter sticas de movimento das cargas fariam com que elas formassem uma corrente el trica Essa estrutura de resposta foi utilizada por seis 6 estudantes ou seja 8 dos alunos Tal categoria tamb m similar estrutura de resposta CO2 sendo que no primeiro caso n o existe uma corrente el trica e no segundo caso h uma corente el trica A categoria COS compila as respostas estruturadas pelos alunos que versavam sobre os movimentos ordenados na mesma dire o e uniforme dos el trons justificando que tais caracter sticas de movimenta o ocorrem devido ao Campo El trico E no interior do fio met lico Na terceira e quarta simula es e visualiza es computacionais os vetores representativos do campo possuem as mesmas dire es e sentidos em cada ponto do espa o e dessa forma os el trons tamb m se 95 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do movimentariam sempre na mesma dire o e sentido Tal estrutura de resposta foi observada para dezenove 19 alunos ou seja aproximadamente 25 34 dos educandos Mais uma vez essa estrutura de resposta similar categoria COS da Tabela 05 Na categoria CO4 a resposta foi estruturada a partir da caracter stica de movimenta o das cargas el tricas movimentos ordenados dos el trons justificando que tal movimenta
295. nvolvido Pelos Alunos no M dulo Educacional Sobre Corrente El trica Na primeira parte da produ o de dados os estudantes desenvolveram o roteiro de atividades visualizando as simula es dos modelos computacionais para desenvolverem as quest es 1 2 3 e 4 que versavam sobre a descri o e explica o 78 Cap tulo IV Concep o do Estudo do movimento dos el trons e das configura es de campos el tricos no condutor met lico sem e com diferen a de potencial respectivamente Em seguida a partir das simula es preenchiam uma tabela com o n mero m dio de el trons que passaram no condutor durante 10 segundos e por fim calcularam a corrente el trica m dia As etapas relacionadas observa o descri o explica o coleta e manipula o matem tica dos dados no roteiro em quest o podem ser visualizadas respectivamente nos ret ngulos Verde Vermelho e Azul da Figura 10 Tabela 03 Organiza o da Atividade de Modelagem Expositiva Corrente El trica 1 Fase do Estudo Intervalo de Turmas Aplica o da Tempo Alunos AMCE Transcorrido 3A 19 18 11 2011 4 dias 3B 27 17 11 2011 7 dias 3C 29 17 11 2011 7 dias A segunda parte da produ o de dados dessa atividade foi realizada durante a avalia o trimestral do cronograma de atividades escolares Figura 11 1 Imagine dois fios met licos um que est ligado sos terminais de uma bateria e o outro n o est ligado a nenhum disp
296. o Os resultados dessa se o foram obtidos a partir da compara o entre o desempenho apresentado pelos estudantes nos dois momentos das atividades escolares quais sejam Atividade com Modelagem Computacional Explorat ria AMCE amp Avalia o Trimestral AT Assim o primeiro passo foi novamente definir uma escala num rica para medir esses desempenhos tal escala mostrada no Quadro 05 lembrando que a escala definida neste quadro constru da seguindo a l gica da interdepend ncia entre as rela es matem ticas de tempo m dio e velocidade m dia uma vez que o c lculo da segunda s pode estar correto se o c lculo da primeira tamb m estiver A partir dessa interdepend ncia formularam se tr s crit rios em hierarquia decrescente de import ncia 1 n meros de c lculos corretos ou seja quanto maior o n mero de c lculos feitos de forma correta maior a nota atribu da ao desempenho 2 n mero de rela es matem ticas executadas corretamente tempo m dio e velocidade m dia ou seja o aluno executou nenhum uma ou as duas rela es matem ticas assim quanto maior o n mero 158 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do de rela es matem ticas executadas corretamente maior o desempenho e 3 n mero de correspond ncias corretas entre os c lculos do tempo m dio e da velocidade m dia ou seja o c lculo do tempo m dio foi utilizado c
297. o em estudo sobre um t pico de F sica Moderna atrav s da utiliza o de um Objeto de Aprendizagem AO denominado Pato Qu ntico utilizando uma perspectiva que pode ser classificada como modelagem explorat ria Sales et al 2008 conclui que Tais objetos de aprendizagem podem apresentar se como uma ferramenta de auxilio ao professor em sala de aula colaborando para desmitificar a aprendizagem em F sica considerada dif cil e possibilitando uma melhor compreens o dos fen menos qu nticos SALES et al 2008 p 10 Dessa forma a modelagem computacional pode ser uma ferramenta que torne o aprendizado de t picos de F sica Moderna plaus veis tamb m para o Ensino M dio e n o apenas no Ensino Superior Por fim Ferracioli et al 2012 abordando a integra o de Ambientes de Modelagem Computacional no Aprendizado Explorat rio de F sica destaca que a integra o de ambientes de modelagem computacional quantitativos semiquantitativos e qualitativos no ambiente escolar vem se revelando uma estrat gia did tica promissora na medida em que o foco o conhecimento e n o na tecnologia Assim ao expor os resultados desses trabalhos ficam evidentes alguns pontos que podem nortear e dar subs dios te ricos para trabalhos futuros na rea Dessa forma pode se destacar inicialmente que a modelagem computacional possui uma consider vel gama de aplica o em rela o aos conte dos que podem ser trabalhados com os softwa
298. o os movimentos dos el trons s o desordenados de um lado para o outro desordenados aleat rios de um lado para o outro aleat rios sem sentidos aleat rios se deslocando em v rias dire es com sentidos diferentes desordenados todos com dire es diferentes soltos descoordenados em todas as dire es em qualquer dire o n o tem dire o seguindo movimentos diferentes um movimento livre desorganizados CO7 No fio que est ligado a bateria os movimentos dos el trons s o ordenados em uma certa dire o CO3 No fio que n o est ligado a nenhum dispositivo el trico os movimentos dos el trons s o em v rias dire es aleat rias 7 7 ja IN1 As part culas portadoras de carga el trica se movimentam em determinados materiais a diferen a que a bateria tem carga el trons e o fio n o tem IN2 No fio que est ligado a bateria o campo el trico ordenado o movimento dos eletros desordenado os el trons ficam em movimento o movimento dos el trons ser o muito r pidos e sem nenhuma dire o est carregado tem corrente el trica os el trons se movimentam para uma certa dire o os el trons seguem a linha de campo os el trons se movimentam em dire o ao campo magn tico os el trons se movimentam para o mesmo lado E por outro lado no fio que n o est ligado a nenhum dispositivo el trico o campo el trico desordenado o movimento dos el trons ordenado os el trons ficam parados os el trons
299. o respectivamente a movimenta o das cargas refor ando que os movimentos observados n o formam corrente na primeira simula o e formam corrente na segunda simula o consideram tamb m o movimento dos el trons enfatizando que tais movimentos n o formam uma corrente para depois considerar as movimenta es das cargas como sendo o resultado da a o de uma for a que empurra as part culas para um lado s consideram ainda os movimentos justificando os mesmos a partir das configura es n o uniforme dos campos e depois considera os movimentos enfatizando que tal movimenta o caracteriza uma corrente el trica consideram que a movimenta o dos el trons causada pela aus ncia de DDP e depois enfatizam apenas o movimento organizado dos el trons e por fim consideram que a movimenta o dos el trons causada no primeiro caso pela aus ncia de DDP e no segundo caso pelo estabelecimento de uma diferen a de potencial entre dois pontos quaisquer do fio met lico Tais combina es de respostas foram utilizadas por um total de cinco 5 educandos sendo que na avalia o trimestral quatro 4 responderam corretamente a quest o proposta e um 1 formulou uma resposta incorreta Para os dez 10 quadrantes cinza claro do Diagrama 01 observa se que oito 8 educandos formularam combina es de respostas para os principais questionamentos das quest es 01 amp 03 com uma das respostas incorreta sendo que sete 7
300. o aprendizado acumulado possui valor inestim vel A tarefa n o tanto ver aquilo que ningu m viu mas pensar o que ningu m ainda pensou sobre aquilo que todo mundo v Arthur Schopenhauer LISTA DE FIGURAS Figura 01 Ilustra o do Processo de Modelagem Figura 02 Distribui o da Produ o dos Sessenta e Oito 68 Artigos ao Longo dos Ultimos Quinze Anos nos Sete 7 Peri dicos Utilizados para Essa Revis o Bibliogr fica Figura 03 Configura o das Etapas da Pesquisa Figura 04 Layout do Ambiente de Modelagem Computacional Qualitativo ModeLab Figura 05 Representa o Parcial da Evolu o Temporal das Simula es Computacionais do Modelo Batalhas Medievais Utilizado no M dulo Educacional sobre Estat stica Figura 06 Representa o Parcial da Evolu o Temporal das Simula es Computacionais do Modelo Utilizado no M dulo Educacional sobre Velocidade das Rea es Qu micas Relacionado ao Fator Concentra o Na Esquerda de Cima para Baixo Pequena Concentra o e na Direita de Cima para Baixo Grande Concentra o nos Tempos de 0 20 e 60 Segundos Figura 07 Representa o Parcial da Evolu o Temporal das Simula es Computacionais dos Modelos Batalhas Medievais Utilizado no M dulo Educacional sobre Fun es e Hist ria Medieval A Esquerda de Cima para Baixo Cruzada Popular 1 Fase e a Direita de Cima para Baixo Cruzada Popular 2 Fase nos Tempos de 0 20 e 40 Seg
301. o aprendizagem Dentro desse mbito o uso dos modelos computacionais e dos processos de modelagem computacional a partir de atividades escolares pedagogicamente preparadas pode ter a pot ncia de tornar se uma importante estrat giaferramenta para a inova o das pr ticas educacionais dos professores dentro da escola Para se definir os conceitos de modelos computacionais e modelagem computacional usar se como base as defini es de modelos amp modelagem desenvolvidos anteriormente e tamb m algumas propriedades do computador destacadas por Ogborn amp Miller 1994 Computador uma m quina Segue passos prescritos sem considerar seu contexto ou significado O computador uma m quina de processamento de s mbolos Ou seja suas prescri es operam somente em sentido sint tico sem ntico n o informa es sobre s mbolos O fato de o computador ser uma m quina de processamento de s mbolos de fundamental interesse por causa da profunda liga o entre formaliza o e mecaniza o Um modelo formalizado aquele que constru do a partir de 33 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias um vocabul rio estritamente definido usando regras sint ticas estritamente definidas N o sobra espa o para a interpreta o ad hoc ou varia o OGBORN amp MILLER 1994 p 33 nossa tradu o Assim tem se que um modelo computacional pode ser definido como a representa o no
302. o estudo do conceito cient fico de Corrente El trica A analise ser feita a partir de um experimento virtual na tela do computador que ser projetada no quadro branco pelo data show Assim vamos usar o computador para entender o que uma corrente el trica bem como calcular o seu valor em uma determinada situa o espec fica quando esta estiver percorrendo um condutor el trico met lico Assim o objetivo dessa atividade usar a visualiza o de uma representa o de corrente el trica tanto para entender esse conceito como para analisar e calcular o seu valor em uma determinada situa o 2 Apresenta o do Modelo Computacional A corrente el trica ser simulada no Ambiente de Modelagem Computacional Modelab a proje o que voc observar no quadro branco um modelo computacional que ir simular a passagem de uma corrente el trica por um fio condutor As Figuras 01 e 02 mostram a situa o inicial sem Corrente El trica e final com Corrente El trica do modelo Ei r Figura 01 Modelo de Condutor El trico Figura 02 Modelo de Condutor El trico Sem Passagem da Corrente Com Passagem da Corrente Nesse modelo o fio met lico representado pelas cores Vermelha e Amarela Amper metro mede o n mero de portadores de carga el trons que passam pelo fio por unidade de tempo a linha Preta representa a capa isolante do fio met lico e as bolinhas Azuis representam os portadores de cargas el t
303. o modeladas a evapora o da gua e a aglomera o do vapor de gua pelas nuvens Ele possui regras diferentes do anterior tais como a regra de desaparecer objeto e regra que utiliza a sele o de vizinhos para a determina o de para qual lado a regra ser executada Dessa forma o modelo de evapora o de gua na superf cie de um lago possui as seguintes caracter sticas e Sistema Um lago no qual de sua superf cie a gua evapora e Descri o O vapor de gua surge na superf cie do lago e sobe at as nuvens onde desaparecem e Atores Vapor de gua gua do lago e Cen rios Nuvem e Eventos 1 gua na superf cie do lago evapora 2 Vapor de gua sobe 3 Vapor de gua desaparece nas nuvens e Regras 1 se gua do lago ao lado de local vazio ent o surge um Vapor de gua no local vazio 2 se Vapor de gua abaixo de local vazio ent o Vapor de gua se move para cima 3 se Vapor de gua entra na nuvem ent o Vapor de gua desaparece e Regras no contexto do ModeLab Passo1 Passo2 Passo3 Agua do lago ao lado de sem ator Muda sem ator sem ator se torna Vapor d gua Il Vapor d gua ao lado de sem ator Muda posi o de Vapor d gua Vapor d gua se move para cima Il Vapor d gua sobre Nuvem Muda Vapor d gua Vapor d gua se torna sem ator Tabela 2 Regras do modelo de evapora o na superf cie de um lago Feche todos os modelos que existam no ModeLab e crie um novo arquivo Antes
304. o na Figura 32 Ao simular o modelo pode se observar como as part culas de vapor de gua se comportam desde a superf cie do lago at as nuvens A Figura 33 mostra o resultado da simula o depois de determinado tempo Figura 32 Estado inicial do modelo do G s Confinado em um Recipiente www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 30 Figura 33 Estado inicial do modelo do G s Confinado em um Recipiente Como exemplo da utiliza o das ferramentas de an lise de modelos do ModeLab a exporta o da estrutura do modelo pode ser feita indo ao menu Arquivo gt Exoritar gt Regras gt Estrutura do modelo Para estrutura do modelo de evapora o na superf cie de um lago mostrado na Tabela 3 N d Estrutura do Modelo Tema Murs o Objeto Regras Nome dos Objetos Obj Regra Passo _Passo2 1 Vapor de gua 1 Sumir Ator Cen Ator Principal Mudar Ator Principal Agua Evapora o 2 Agua do lago 1 Subir Ator s Ator Posi o do Ator Pular Para 3 Nuvem 2 Evaporar Ator s Ator Criar Atores Cria Novo Tabela 3 Estrutura do modelo de evapora o na superf cie de um lago Estas informa es mostram com a estrutura do modelo objetos e regras A coluna Nome Objetos mostra os objetos do modelo onde aqueles em negrito s o Atores Na coluna Obj Regra mostrado a rela o entre o objeto e a regra relacionada a ele Assim essa forma de analisar o modelo permi
305. o objetivaram uma abordagem te rica do tema Na quarta se o Explorando o Modelo foi desenvolvida uma abordagem pr tica da tem tica em estudo a partir de simula es coleta de dados manipula o matem tica dos dados produzidos nas simula es amp conclus es Nome S rie Movimento dos Ci Explorando o Conceito de Velocidade m dia Estudando Algumas Siua es Coudianas e pegorsciu es par ngas poste Tune can o E Figura 02 Estrutura do Roteiro de Atividades Desenvolvido para o M dulo Educacional O objetivo da Figura 02 mostrar de forma ilustrativa a estrutura do Roteiro de Atividades n o se pretende com essa figura que tal roteiro possa ser lido ou observado em detalhes Contudo tal roteiro configura segundo Borges 2002 uma atividade investigativa de n vel 1 ou seja o Problema dado os Procedimentos de investiga o s o dados e as Conclus es s o abertas HI c AMOSTRAGEM Para a realiza o do estudo trabalhou se com uma amostra composta por quatro turmas do 1 Ano Matutino do Ensino M dio de uma escola p blica de ensino fundamental e m dio regulares localizada no munic pio da Serra ES As turmas foram identificadas como 1 A 1 B 1 C e 1 D totalizando 114 alunos Para a realiza o da atividade de modelagem os estudantes foram organizados em 57 duplas sendo que a avalia o trimestral foi desenvolv
306. o ou editado A cria o edi o feita a partir da especifica o de seus objetos e de suas regras de intera o Nesta se o ser apresentado cada um dos componentes desta rea Bem o primeiro passo para construir o seu modelo inserir os objetos que ser o seus Atores e Cen rios Eles s o criados no Editor de Objetos e Editor de Objetos j Aqui o local onde os objetos do modelo s o inseridos Para visualiz lo d um duplo clique na Area de Modelagem Neste local poss vel inserir tanto atores quanto cen rios conforme mostrado na Figura 3 www modelab org ModeLab Modelling Laboratory iisp Editor de Atores Cen rios Bot es de Preenchimento Listagem de Objetos Bot es de Manipula o Abas de alterna o de Objetos de tipo de objeto Figura 3 Painel de Objetos Onde Listagem de Objetos Lista os objetos do modelo Os objetos ficam dispostos em ordem de cria o mas poss vel orden los alfabeticamente Bot es de Preenchimento Permite escolher como os objetos ser o desenhados na grade de simula o De cima para baixo os bot es representam o Quadrado preenchido Desenha um quadrado totalmente preenchido do objeto desejado o Quadrado n o preenchido Desenha apenas a borda do quadrado com o objeto desejado o Uma c lula de cada vez Faz o preenchimento de uma c lula por vez com o objeto desejado o Preenchimento aleat rio Desenha um quadrado com o preenchimento d
307. o que n o est ligado a nenhum dispositivo el trico o movimento aleat rio desordenado n o formando corrente el trica b Qual a diferen a em rela o a Configura o do Campo El trico no fio ligado a bateria quando comparado ao fio que n o est ligado a nenhum dispositivo el trico No fio que est ligado a bateria a configura o do campo el trico est sempre para a mesma dire o e sentido Por outro lado no fio que n o est ligado a nenhum dispositivo el trico a configura o do campo el trico aleat ria desordenada apontando em cada ponto do espa o para dire es e sentidos distintos 2 Observe a figura abaixo mn Essa figura representa um fio met lico por onde passa uma corrente el trica Sabendo que a carga de um el tron q 1 6 x 10 C e que nos 10 dez primeiros segundos de corrente passaram uma quantidade de el trons indicada na tabela abaixo calcule a corrente el trica m dia que passou nesse fio C lculos Tabela Es 44 43 41 42 44 44 43 45 46 48 Tempo s e 10 2 43 3 41 4 42 1 6 x 10 C 5 44 dA des e 6 44 7 43 X 70 4x10 C 8 45 9 46 i 70 4 x 10 10 7 04 x 101 A 10 48 Anexo D Roteiro de Atividades sobre o Tema Movimento dos Corpos Ap ndice D Roteiro de Atividades Sobre o Tema Movimento dos Corpos Nome S rie Movimento dos Corpos Explorando o Conceito de Velocidade M dia e Est
308. oborada pois de acordo com o diagrama da Figura 03 as frequ ncias das maiores notas ocorreram na AMCE e n o na AT importante relembrar que a AMCE n o entrou no c lculo da m dia trimestral da nota final dos alunos Dessa forma tem se que 78 alunos obtiveram nota m xima na AMCE enquanto 53 que obtiveram tal nota na AT Por outro lado a maior frequ ncia de notas m nimas ou seja zero 0 ocorreu na AT com 35 alunos enquanto que na AMCE foram apenas 4 Contudo apesar de o engajamento dos alunos nas atividades com modelagem computacional tender a ser maior quando comparado com a atividade escolar tradicional n o poss vel inferir de forma categ rica que o desempenho deles tamb m o ser Essa tend ncia pode ser explicada tamb m pelo fato do conte do trabalhado na perspectiva da modelagem computacional necessitar muitas vezes de condi es at picas do cotidiano da sala de aula fator este que pode contribuir para as diferen as das frequ ncias de notas m ximas e m nimas relatadas no par grafo anterior Nesse estudo por exemplo o desenvolvimento dos conceitos de M dia Simples e Velocidade M dia a partir do uso da modelagem computacional ocorreram no laborat rio de inform tica com aux lio do professor e com os alunos organizados em duplas condi es estas que n o foram reproduzidas na AT De toda forma se a tend ncia de maior engajamento dos alunos em estudos de conceitos curriculares espec fico na pers
309. odelos Computacionais amp Formas de Abordagens de Conte dos em F sica Dentro do escopo de investiga o dessa pesquisa os conte dos de F sica foram trabalhados a partir de modelos computacionais um de representa o Microsc pica Corrente El trica amp outro de representa o Macrosc pica Velocidade M dia Johnstone 1993 amp Gabel 1999 Mais especificamente trabalhou se com a defini o cient fica de corrente el trica cont nua em metais configura es de campos el tricos no interior de condutores met licos c lculo de corrente el trica m dia e por fim c lculo da velocidade m dia de tr s autom veis respectivamente Aliado aos modelos computacionais utilizou se tamb m de Roteiros de Atividades que tinham a fun o de orientar os educandos durante o desenvolvimento dos conte dos espec ficos de F sica supramencionados trabalhando dessa forma as representa es Simb licas Johnstone 1993 amp Gabel 1999 dos modelos cient ficos Para essa pesquisa as abordagens simb licas foram delineadas em tr s n veis de simbologia s o eles Quantitativa a partir do uso de equa es vari veis e n meros representa o matem tica do modelo Semiquantitativa an lises de 189 Cap tulo IX Conclus es Finais proporcionalidades entre vari veis diretamente ou inversamente proporcionais por m sem envolver quantidades espec ficas ou n meros e por fim Qualitativa analisan
310. ofessor para tirar eventuais d vidas nos procedimentos de c lculo tal situa o pode ter ocasionado o maior desempenho nas atividades propostas por m sem fazer com que os mesmos tivessem um real engajamento na resolu o dos c lculos propostos levando dessa forma com que os educandos tivessem um bom desempenho apenas na AMCE Contudo dentro desse contexto uma segunda alternativa ou alternativa complementar para explicar porque tais educandos tiveram uma queda t o acentuada em suas notas entre as duas atividades pode ser dada por Magalh es et al 2002 que em pesquisa sobre o estudo de movimentos de corpos a partir da perspectiva da modelagem computacional observou em uma avalia o diagn stico que em geral os alunos do ensino m dio das escolas p blicas apresentam falta de pr requisito em matem tica para o estudo do fen meno em quest o Nesse sentido pode se pressupor que tal fato tamb m possa ocorrer em estudos de outros t picos de F sica que fazem uso de ferramentais matem ticos como o caso dessa parte espec fica da atividade proposta no Estudo IV Dessa forma aliando se o aux lio do professor em sala de aula que pode ter ocasionado falta de um real engajamento nos educados para a 154 Cap tulo VII An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Quantitativa do Conte do execu o dos c lculos e tamb m uma suposta falta de pr requisitos dos mesmos para realizar tais
311. oi de 55 minutos sendo que em m dia foram gastos 15 minutos no Momentos 1 leitura e explica o das tr s primeiras se es do roteiro pelo professor 30 minutos no MomentoZ2 simula es visualiza es produ o de dados e manipula o matem tica dos dados produzidos atrav s dos modelos computacionais pelos alunos e 10 minutos Momento 3 interpreta o dos resultados 1 O objetivo das Figura 10 11 12 e 13 mostrar de forma ilustrativa a estrutura do Roteiro de Atividades e parte das Avalia es Trimestrais n o se pretende com essas figuras que os roteiros e as avalia es possam ser lidos ou observados em detalhes Para isso recomenda se ao leitor a analise dos Anexos B C D amp E 80 Cap tulo IV Concep o do Estudo Nome S rie Movimento dos o Concerto de Velocidade M dia e Som pase na leia do texto da p s ane e nas simda es awe Estudando Algumas Situa es Coudianas i jor siga es T t o as deidades ce c Agom vemos caicutaro Tampo M dio ce cade um dos v s actom vess e Fqum 01 Esse estudar vimasimante O movimenta dos stom reis na teia do compatagor 2 Pasto Detna o Concelio e ser estudado marcando apenas uma co o eneo R Acelera o Veiocicese mesie OP es m dias de cede um dos b s asom ves dessa sim cerco eae qa Velocidade M dia de um m vel a disdo Go ses Deslocamento peio Tempo que ese gesto per tezer tai gesiccamento Ter um ceno
312. oncluir que ela foi caracterizada a partir de abordagens quantitativas de conte dos com os c lculos de corrente el trica m dia e 199 Cap tulo IX Conclus es Finais velocidade m dia atrav s de simula es com produ o de dados num ricos pelo professor ou pelos estudantes atrav s de modelos computacionais Solicitando dessa forma aos alunos o trabalho com n meros vari veis e equa es matem ticas Tal abordagem caracterizada atrav s de abordagens matem tica denominada de Abordagem Qualitativa do Conte do novamente evidenciam de forma parcial a possibilidade vantagem de que o trabalho em sala de aula nessa perspectiva pode ser promissora n o apenas para esses dois casos mas tamb m para outros conte dos que possam potencialmente serem trabalhados nessa perspectiva e evidentemente que possam ser modelados computacionalmente para se simular e coletar dados num ricos dos fen menos f sicos Por outro lado fora do contexto das simula es e produ o de dados em tempo real dos modelos computacionais como por exemplo na perspectiva de atividades escritas necess rio propiciar outras estrat gias para que os desenvolvimentos dos conte dos possam tamb m ter desempenho compar veis com a perspectiva computacional Nessa dire o cabe destacar que na avalia o trimestral promovida posteriormente observou se que 14 67 e 46 49 dos estudantes mantiveram os acertos no m ximo na avalia
313. onte do Nesses dois diagramas observam se como se deu a varia o das notas de Desempenho de cada aluno no desenvolvimento da atividade de Avalia o Trimestral AT ap s o intervalo de 4 5 dias da aplica o da Atividade de Modelagem Computacional Explorat ria AMCE Diagrama 06 Diagramas do Desempenho dos Estudantes no Desenvolvimento das Rela es Matem ticas de M dia Simples e Velocidade M dia na Avalia o Trimestral 0194 A5 06 09010 Ai 015 016016 015015 020 021021 022022 23 234 24 9 055 026056 027 025 AD9 29 30 031031 32 32 033 35 Asc S6 037039 53 040940 041041 045 046046 047047 045 s s 54 54 so RR a A A a an a o fi ti ti tese LSD NS E SO 1 RS 0 D O 0 4 vV Vs Vo Vis Voz Va Vag Aaz Vu Yag Yso Ys2Ys2 Voss As 17 EE o oaa 3 o 2i Ya o 1 1 o TUE EE E E VV VV V V5 707 Vg Vio Viz Vis Vi4Yia VV Yio 0 Vos Vso Vas Vas Vay Vas Vso Yaz Vas Yas Vas VagV ag Ysi Vss Yes 35 Por fim vale destacar ainda que para uma melhor visualiza o da din mica de notas dos alunos a an lise ser feita a partir do n mero de alunos que diminu ram suas notas a partir de nove 9 quarenta e tr s 43 ou 37 71 mantiveram suas notas em nove 9 trinta e cinco 35 ou 30 70 aumentaram suas notas para nove 9 dezoito 18 ou 15 78 e por fim os alunos que tiveram varia es diversas das suas notas dezoito 18 ou 15 78 8 2 2 1
314. or m tais percentuais continuam relativamente altos Nesse sentido observando a Tabela 17 cabe destacar que 53 ou 70 66 20 ou 26 66 amp 2 ou 2 66 dos alunos desenvolveram totalmente desenvolveram parcialmente e n o desenvolveram respectivamente o que foi proposto Tabela 17 Resultados Finais de Desempenho dos Alunos em Rela o aos Estudos sobre as Configura es dos Campos El tricos Atividade com Modelagem Computacional Expositiva AMCE Resposta Totalmente Correta 530U 70 66 Resposta Parcialmente Correta 20 ou 26 66 Resposta Incorreta 2 ou 2 66 Avalia o Trimestral AT Resposta Totalmente Correta 19 ou 25 34 Resposta Parcialmente Correta 2 ou 2 66 Resposta Incorreta 54 ou 72 E Dos 54 alunos que deram respostas incorretas na avalia o trimestral 18 deles responderam a quest o 01 item b de forma correta por m levando em considera o movimenta o dos el trons e n o as configura es dos campos el tricos nos fios met licos Por outro lado ap s seis 6 dias quando tais alunos foram inquiridos novamente sobre a diferencia o de como s o as configura es dos campos em condutores sem e com diferen a de potencial em uma avalia o trimestral sem usar visualiza es observa se que as porcentagens de acertos diminu ram acentuadamente Tais percentuais foram 19 ou 25 34 2 ou 2 66 amp 54 ou 72 que conseguiram desenvolver desenvolver parcialmente ou n o d
315. orque os el trons tem um movimento para a mesma 0 0 0 00 gt 05 055055 dire o ou seja um movimento ordenado se deslocam para a 7 ou 9 34 mesma dire o formando uma corrente el trica se movimentam de forma ordenada est o caminhando na mesma dire o IN2 Sim porque o movimento da dire o em um s o fio 91002705 077 met lico em v rias dire es e o outro n o tinha fio met lico o 4 ou 5 34 movimento do campo el trico ordenado a corrente el trica empurra os el trons de forma ordenada 10 nx e R 47 IN3 N o Respondeu 1 ou 1 34 Para uma melhor apresenta o dos dados a representa o dos campos el tricos feitos pelos alunos ser o apresentadas em uma tabela complementar Tabela09a 121 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Dessa forma na categoria CO1 foram reunidas todas as respostas que versavam nica e exclusivamente sobre o fato das configura es dos campos el tricos no interior do condutor met lico terem as caracter sticas de estarem sempre na mesma dire o ordenados em dire es iguais dentre outras caracteriza es e por essa raz o observa se o movimento ordenado das part culas Tal categoria de resposta foi formulada por cinquenta e dois 52 estudantes ou seja aproximadamente 69 34 das respostas Essa estrutura de resposta similar categoria CO1 ou seja justificar a respos
316. orrente El trica na AMCE e posteriormente n o repetiram tal desempenho na AT A partir de tal organograma pode se observar por exemplo que o aluno indicado pelo n mero dezesseis 16 elipse azul teve uma queda de nota de apenas um ponto uma vez que para ele esse decr scimo foi de cinco 5 para quatro 4 De acordo com a escala de notas desse estudo Quadro 04 esse educando desenvolveu na AT os c lculos envolvendo o n mero m dio de el trons que passou pelo condutor em dez 10 segundos e tamb m determinou a carga el trica m dia n o desenvolvendo apenas o c lculo para determinar a corrente el trica m dia Da mesma forma o aluno denotado pelo n mero sessenta e oito 68 teve o mesmo comportamento em rela o nota de desempenho nas atividades Para os educandos representados pelos n meros 4 8 20 23 e 66 dentro da elipse verde pode se considerar que a queda de nota foi pequena uma vez que para eles esse decr scimo foi apenas de dois pontos ou seja de cinco 5 para tr s 3 Assim esses cinco educandos desenvolveram na AT os c lculos envolvendo a determina o da carga m dia e tamb m a montagem da regra de tr s para determina o da carga m dia que passou pelo metal por m n o deram continuidade a esse procedimento e assim n o efetuaram o c lculo da corrente el trica m dia Na elipse amarela existem vinte e dois 22 estudantes s o eles 5 7 11 12 17 21 22 24 37 40 43 45
317. orretamente no c lculo da respectiva velocidade m dia quanto maior for esse n mero maior ser o desempenho Quadro 06 Escala Num rica de Medida do Desempenho dos Estudantes nas Atividades de Modelagem Computacional Explorat ria e na Avalia o Trimestral Valor Descri o do Valor Associado ao Desempenho 9 Todos os Seis C lculos Corretos Es E CARRETA emo a E PE a a EE E E EA ES Eai E E E RR a a e un a E SCOOTER DCE no CURE E E D SS a a E S CS E ET a r S a eee A partir da escala num rica de notas apresentada no quadro acima foi poss vel construir a Tabela 15 que permite visualizar simultaneamente as notas de Desempenhos e a distribui o de frequ ncias dessas notas nas duas atividades escolares O diagrama permite tamb m observar todas as varia es de Desempenhos e frequ ncias das notas para os 114 estudantes dessa investiga o Como pode ser observado na tabela da pr xima p gina tal ferramental segue a mesma estrutura de apresenta o de dados da Tabela 14 do cap tulo anterior ou seja possui quatro eixos dois pretos e dois verdes Os eixos em preto vertical esquerda e horizontal inferior representam as notas dos Desempenhos na AMCE e na AT respectivamente Nessa mesma perspectiva os eixos em verde vertical direita e horizontal superior representam as Frequ ncias das Notas na AMCE e na AT respectivamente Por fim pode se observar que o diagrama dividido em tr s partes ou cores
318. ositivo el trico a partir dessas informa es responds que se pede a Qual amp diferen a em rela o ao Movimento dos El trons no fio ligado amp bateria quando comparado so fio que n o est ligado a nenhum dispositivo el trico b Qual a diferen a em rela o s Configura o do Campo El trico no fio ligado a bateria quando comprado ao fio que n o est ligado nenhum disposnivo el nco Observe a figura sbexo 2 E E Essa figuras regresenta um fio met lico por onde passa uma corrente el trica Sabendo que a carga de um el tron q 1 6 x 10 C e que nas 10 dez primeiros segundos de corrente passaram uma quantidade de el trons indicada na tabelas abaixo calcue a corrente cl trica m dia que passou nesse fio C lculos rd cs o alolalsi o a Figura 11 Parte da Avalia o Trimestral AT Aplicada em M dia 6 Dias ap s o Desenvolvido para o M dulo Educacional sobre Corrente El trica Essa avalia o era no formato tradicional e duas quest es abordavam assuntos espec ficos estudados na atividade com modelagem computacional Na primeira quest o era perguntado aos estudantes qual era a diferen a em rela o ao movimento dos el trons e as configura es de campos el tricos em um condutor 79 Cap tulo IV Concep o do Estudo met lico fio quando este estivesse ligado a um dispositivo el trico em compara o a quando n o estivesse ligado a nenhum disp
319. ositivo el trico ret ngulo verde e vermelho da Figura 11 Na segunda quest o foi fornecida uma tabela j preenchida com o n mero m dio de el trons que percorreram um condutor met lico durante dez 10 segundos ret ngulo Azul da Figura 11 id ntica tabela do roteiro de atividades Assim como na atividade com aporte computacional foi solicitado aos alunos os c lculos da corrente m dia Assim a avalia o trimestral que pode ser parcialmente visualizada na Figura 11 foi proposta em um formato tradicional o seu desenvolvimento pelos alunos foi realizado de forma individual e de acordo com o cronograma de avalia es trimestrais da escola em m dia essa avalia o foi aplicada 6 dias ap s a realiza o do m dulo educacional importante ressaltar novamente que duas quest es reproduziam em parte os conte dos trabalhados anteriormente na sala de aula atrav s da atividade de modelagem computacional expositiva Tal situa o pode ser visualizada observando se em conjunto os ret ngulos em Verde Vermelho e Azul das Figuras 10 e 11 Na Atividade V o roteiro de atividades foi estruturado junto com o modelo computacional na perspectiva Explorat ria com as atividades sendo realizadas no laborat rio de inform tica da escola pelas turmas de 1 s Anos organizadas em duplas de forma que cada dupla utilizou o mesmo microcomputador e o mesmo roteiro de atividades O tempo total gasto para a realiza o dessa atividade f
320. ossa ser explicada a partir do enunciado da quest o elaborada para essa avalia o trimestral que em seu texto enfatizava para se diferenciar em dois fios met licos um com e outro sem DDP como a movimenta o das cargas ocorrem N o deixando assim margem para se justificar quais seriam as causas dessas movimenta es 9 3 Como caracterizar o desempenho dos educandos sobre as configura es dos campos el tricos no interior de um condutor met lico atrav s de visualiza es dos modelos computacionais utilizados no Estudo IV Os dados utilizados para se responder essa quest o de pesquisa derivam do Cap tulo VI os resultados dessa parte espec fica do estudo apontam novamente para que os desempenhos dos educandos sejam analisados em duas partes a primeira relacionada s atividades feitas em sala de aula a partir das visualiza es computacionais AMCE e a segunda feita em m dia seis 6 dias depois na avalia o trimestral Inicialmente importante ressaltar que as simula es e visualiza es dos modelos computacionais parecem ter propiciado aos estudantes a constata o de que independente de se estabelecer uma diferen a de potencial DDP ou n o entre dois pontos quaisquer de um condutor met lico os campos el tricos estar o sempre presentes em seu interior Nesse sentido mais uma vez importante ressaltar que 100 dos estudantes responderam de forma correta ao primeiro questionamento da quest o
321. ostra Esconde os Atores da Grade de Visualiza o Este bot o mostra ou esconde os Atores desenhados na Grade de Simula o Quando escondidos a visualiza o do comportamento dos Cen rios pode se tornar mais clara 8 Mostra Esconde os Cen rios da Grade de Visualiza o Este bot o mostra ou esconde os Cen rios desenhados na Grade de Simula o Quando escondidos a visualiza o do comportamento dos Atores pode se tornar mais clara 9 Mostra as dire es dos objetos Pressionando este bot o os Atores e os Cen rios s o escondidos e ent o s o mostradas as suas respectivas dire es As dire es de cada tipo de objeto s o mostradas alternadamente Para visualizar as dire es de Atores clica se no bot o 7 J as dire es dos Cen rios s o mostradas clicando se no bot o 8 10 Desenha um quadrado preenchido Desenha um quadrado preenchido na Grade de Simula o O preenchimento feito com o objeto selecionado no Editor de Objetos 11 Desenha um quadrado n o preenchido Desenha um quadrado n o preenchido na Grade de Simula o O desenho feito com o objeto selecionado no Editor de Objetos 12 Desenha em uma c lula por vez Desenha os objetos em uma c lula de cada vez 13 Desenha objetos aleatoriamente Desenha um quadrado preenchido aleatoriamente Ao clicar neste bot o surge uma barra na qual a quantidade de objetos a ser preencha pode ser especificada 14 Desenha linha Desenha uma linha com os objetos selec
322. otalmente desenvolveram parcialmente ou n o desenvolveram respectivamente o que foi proposto no roteiro de atividades Por outro lado ap s seis 6 dias quando tais alunos foram inquiridos novamente sobre a diferencia o de movimentos de el trons em condutores sem e com diferen a de potencial em uma avalia o trimestral sem uso de visualiza es din micas observa se que as porcentagens de acertos diminu ram e as de erros aumentaram Contudo tais percentuais se mantiveram relativamente altos pois 51 ou 68 6 ou 8 amp 18 ou 24 deles conseguiram desenvolver desenvolver parcialmente ou n o desenvolver respectivamente a atividade proposta Em rela o abordagem feita sobre as configura es dos campos el tricos no interior do fio met lico os resultados finais s o mostrados na Tabela 17 da pr xima p gina Novamente ap s visualiza es o que se constatou novamente foi que os alunos conseguiram com alto percentual de acertos Descrever ou Descrever amp Justificar as suas observa es sobre tais configura es Especificamente nessa parte do estudo as imagens n o eram din micas ou seja eram representa es est ticas dos vetores dos campos el tricos em cada ponto do espa o Tal mudan a da visualiza o din mica 191 Cap tulo IX Conclus es Finais para a est tica pode ser um dos motivos que proporcionaram uma queda no desempenho para essa parte do estudo desenvolvido pelos alunos p
323. otas diminu das acentuadamente na AT ou seja do m ximo para o m nimo Continuando a an lise da Tabela 15 tem se na parte amarela o n mero total de quarenta 40 alunos que mantiveram as mesmas notas de Desempenhos nas duas atividades escolares Desse total trinta e cinco 35 aproximadamente 1 3 do total de 114 estudantes mantiveram as suas notas no valor m ximo de nove 9 ou seja para esses alunos o desenvolvimento dos c lculos matem ticos de m dias simples e velocidade m dia foram realizados de forma integral tanto nas duas etapas do Estudo V 162 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do Para os outros cinco 5 estudantes que mantiveram seus Desempenhos nas duas atividades temos que um 1 estudante o manteve em sete 7 significando que para esse aluno o desenvolvimento dos dois t picos em estudo foi feito quase de forma integral nas duas atividades Ainda tem se que um 1 aluno manteve sua nota em quatro 4 desenvolvendo de forma correta os c lculos de m dia simples nas duas atividades Por fim tr s 3 estudantes mantiveram suas notas em zero 0 o que evid ncia para eles que nenhum dos dois procedimentos matem ticos trabalhados nessas atividades foi desenvolvido corretamente por eles Assim para esses quarenta 40 estudantes que mantiveram as mesmas notas nas duas atividades escolares observa se que trinta e cinco 35 mant
324. ou uma moto potente gerente um deslocamento gido JuSttique sue esposte com case nesses simun es prenda como se voc tase verme sempre Vha conose oc bse morer amemha Uneme sem Figura 12 Roteiro de Atividades Desenvolvido para o M dulo Educacional Sobre Velocidade M dia Na primeira parte da produ o de dados os estudantes desenvolveram o roteiro de atividades simulando amp visualizando o modelo computacional para o preenchimento de uma tabela com os dados num ricos tempos produzidos nas simula es Em seguida calcularam a m dia dos tempos dos autom veis e as suas respectivas velocidades m dias por fim responderam duas perguntas de interpreta o sobre os resultados encontrados As etapas relacionadas coleta e manipula o matem tica dos dados no roteiro em quest o podem ser visualizadas respectivamente nos ret ngulos Verde Vermelho e Azul da Figura 12 Tabela 04 Organiza o da Quinto Estudo Velocidade M dia 1 Fase do Estudo Intervalo de Turmas Aplica o da Tempo Duplas RCE Transcorrido 12 14 21 11 2011 4 dias 1B 16 18 11 2011 4 dias 1C 13 17 11 2011 6 dias 1D 14 21 11 2011 4 dias A segunda parte da produ o de dados foi realizada durante a avalia o trimestral do cronograma de atividades escolares Essa avalia o era no formato tradicional e em uma das quest es foi fornecida uma tabela j preenchida com os tempos dos m veis ret ngulo Verde na Figura
325. ovamente como fonte os dados produzidos pelas aplica es do Roteiro de Atividades e tamb m da Avalia o Trimestral 6 2 Analises do Segundo Bloco de Dados Tabelas com Vari veis Qualitativas Categoriza es e Frequ ncias Campos El tricos Antes de apresentarmos efetivamente essa segunda parte de analise de dados cabe nesse momento apresentar um pouco da teoria el trica dos corpos e tamb m quais foram os objetivos dessa parte espec fica do M dulo Educacional da Atividade IV Como foi visto no cap tulo anterior em um condutor met lico os portadores de carga que podem produzir corrente el trica s o os el trons Por m essa corrente s ser estabelecida se esse condutor met lico estiver sujeito a uma Diferen a de Potencial DDP Tens o ou Voltagem De acordo com Xavier amp Barreto 2010 110 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Quando os pontos A e B de um fio condutor s o ligados a uma pilha fica estabelecida uma diferen a de potencial Uag bem como um campo el trico E entre esses pontos no interior do fio Devido a esse campo el trico as cargas el tricas ficam sujeitas for a el trica que coloca essas cargas em um movimento ordenado Nesse caso as cargas negativas el trons movem se no sentido contr rio ao do campo estabelecendo se a corrente el trica Xavier amp Barreto 2010 p 92 Dessa forma em u
326. p Analises dos Artigos da Area de Pesquisa 1 Etapa Uma Vis o Panor mica das Concep es Metodologias Organiza o Conte dos amp Resultados dos Trabalhos Produzidos 3 3 Distribui o de Frequ ncia dos Artigos Analisados 2 Etapa Uma Vis o Geral da Produ o Cient fica da Area 3 4 Algumas Pondera es Sobre o Uso do Computador em Pesquisas de Ensino Aprendizagem de F sica Cap IV Concep o do Estudo 4 1 Introdu o 4 2 Objetivo Geral amp Objetivos Espec ficos da Pesquisa 4 2 1 Objetivo Geral 4 2 2 Objetivos Espec ficos 4 3 Quest es B sicas de Pesquisa 4 4 Etapas da Pesquisa 4 5 O Estudo Piloto 4 5 1 Estrutura o do Estudo Piloto M dulos Educacionais Aspectos Te ricos 19 19 22 24 26 26 28 30 33 40 47 47 48 55 58 61 61 62 62 62 63 63 64 65 4 5 2 Estrutura o do Estudo Piloto Descri o do Software Ambiente de Modelagem Computacional ModeLab 4 5 3 Estrutura o do Estudo Piloto M dulos Educacionais Utilizados no Estudo Piloto 4 5 3 1 Os Tr s Primeiros M dulos Educacionais Cruzadas amp Estat stica Velocidade das Rea es Qu micas e Movimento das Cruzadas amp Gr ficos 4 5 3 2 O Quarto e o Quinto M dulos Educacionais Visualizando e Calculando a Corrente El trica a Partir de Um Experimento Virtual no Computador amp Explorando o Conceito de Velocidade M dia e Estudan
327. pectiva da modelagem computacional se verificar de uma maneira geral e n o apenas em estudos pontuais com circunst ncias espec ficas tal tend ncia poder ser uma perspectiva promissora para um melhor desempenho dos educandos no estudo de t picos em ci ncias Dessa forma esse estudo indica que o uso da modelagem computacional pode ser incorporado no dia a dia da escola e n o apenas em estudos pontuais e explorat rios feitos de maneira esparsa Obviamente n o se pretende com essa afirma o fazer da modelagem computacional a nica e ou a melhor perspectiva para se abordar os conte dos de F sica mas sim fazer desta uma metodologia que possa ser usada de forma inovadora e que acima de tudo se incorpore paulatinamente no cotidiano escolar com maior nfase Por fim e mesmo que de forma parcial pode se concluir com esse estudo que a modelagem computacional pode ser utilizada como geradora de novas estrat gias did ticas por parte dos professores para promover um maior engajamento do estudante nas atividades escolares propostas e dessa forma levar esse estudante a engajar se por ele mesmo no processo de aprendizagem ou seja no processo de aprendizagem explorat ria em f sica VI AGRADECIMENTO Trabalho parcialmente financiado pelo CNPq CAPES FACITEC amp FAPES VII BIBLIOGRAFIA ARANHA M L de A Hist ria da Educa o Editora Moderna LTDA S o Paulo 2003 2 Edi o ARAUJO I V VEIT E A MOREIRA
328. penas em estudos pontuais e explorat rios feitos de maneira esparsa Palavras chave Velocidade M dia Modelagem Computacional e Desempenho Abstract This article presents an investigation of the performance that 114 students who attended in 2011 the 1 High School Year obtained in activities with mathematical relationships Average Simple and Average Speed in the study of rectilinear motion of bodies in a process that involved two moments distinct and subsequent The first moment was characterized by the application of exploratory computational modeling activities Approximately 4 5 days after the initial activity students were applying a traditional activity quarterly review containing items of modeling activity In this perspective the results reported in this work show that the performance decreased to 51 students 44 7 was held constant for 40 35 1 and increased to 23 20 2 Such findings may indicate that the use of exploratory computational modeling in activities that develop studies with algebraic relations and numerical quantities may be a possibility to be incorporated into the daily life of the classroom and not only in individual and exploratory studies sparingly Keywords Average Velocity Computer Modeling and Performance I INTRODU O A educa o em seu sentido lato um fen meno tipicamente social e por ter essa natureza poss vel observar ao longo da hist ria que se tornou um fen meno de compl
329. penhos entre as duas atividades a partir de 9 para as notas 8 7 4 2 e O respectivamente Nessa perspectiva tem se que tais educandos conseguiram desenvolver completamente os c lculos de m dia simples e velocidade m dia na AMCE e posteriormente n o repetiram tal desempenho na AT Assim a partir do Organograma 04 pode se observar por exemplo que o aluno indicado pelo n mero 44 elipse verde teve uma queda m nima de nota uma vez que para ele esse decr scimo foi apenas de um ponto ou seja de 9 para 8 Assim de acordo com a escala de notas desse estudo Quadro 05 tal educando desenvolveu na AT cinco c lculos corretos de forma integral n o desenvolvendo apenas um dos c lculos de velocidade m dia Ainda em rela o ao aluno 44 da elipse verde pode se observar que o seu parceiro de dupla indicado tamb m pelo n mero 44 por m localizado 167 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do na elipse amarela tamb m diminuiu a sua nota Contudo para esse ltimo educando a queda de nota foi mais acentuada ou seja de 9 para 4 Para os estudantes representados pelos n meros 8 12 20 e 34 elipse rocha pode se considerar que a queda de nota tamb m foi pequena uma vez que para eles tal decr scimo foi apenas de dois pontos ou seja de 9 para 7 Assim esses quatro educandos desenvolveram na AT quatro c lculos de forma integral dois de m
330. permite aos estudantes constru rem modelos a partir de suas pr prias concep es www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 2 1 Introdu o A Modelagem Computacional vem sendo investigada em diversas partes do mundo j que a utiliza o de ferramentas tais como o computador tem sido largamente incentivada Dessa forma faz se necess rio o desenvolvimento de investiga o sobre a utiliza o destas tecnologias no contexto educacional Uma perspectiva de pesquisa sobre a integra o da tecnologia da inform tica no contexto educacional o desenvolvimento de softwares que permitam aos estudantes constru rem modelos baseados em suas pr prias concep es sobre o mundo que os rodeia O ModeLab um ambiente de Modelagem Computacional Qualitativa no qual os estudantes s o levados a constru rem seus pr prios modelos de forma qualitativa e sem a necessidade de especifica o de vari veis As atividades de Modelagem Computacional se distinguem de acordo com a forma de intera o entre o estudante e o software de Modelagem Computacional Estas podem ser Explorat rias ou Expressivas Nas atividades Explorat rias o estudante levado a observar o comportamento de um modelo criado por um especialista ou um professor O objetivo fazer com que o estudante confronte suas concep es sobre um fen meno com aquelas apresentadas pelo modelo daquele fen meno Nas atividades de Modelagem Expressiva o estudante solicita
331. pesquisa aqui apresentada se insere no universo das ci ncias humanas mais especificamente no da educa o e para tal o m todo experimental n o o mais indicado Assim nesse estudo optou se pelo m todo estat stico que segundo Crespo 2001 pode ser entendido como O m todo estat stico diante da impossibilidade de manter as causas constantes admite todas essas causas presentes variando as registrando essas varia es e procurando determinar no resultado final que influ ncias cabem a cada uma delas COSTA 2001 p 13 Dessa forma em tal m todo procura se a partir do registro sistem tico dos dados produzidos e da observ ncia das varia es de tais registros identificar como cada um dos fatores influencia um determinado fen meno Nesse sentido o registro dos dados para a observa o de suas varia es a principal ferramenta para investiga es pautadas por esse m todo As pesquisas que utilizam tal metodologia possuem etapas a serem seguidas s o elas coleta produ o de dados cr tica dos dados apura o dos dados exposi o ou apresenta o dos dados analises dos resultados A coleta cr tica e apura o dos dados fazem parte do processo inicial das investiga es e em geral n o fazem parte da compila o final dos dados Por outro lado a exposi o e as analises finais dos dados produzidos ser o apresentadas nos pr ximos quatro cap tulos Tais analises foram alicer adas nas seguintes ferrament
332. ples ou nica e s pode ser constru da com efic cia se for levado em considera o o seu contexto de utiliza o Para se exemplificar essa situa o pode se citar OGBORN 1994 que ilustra tal pondera o com o seguinte exemplo Na ind stria da moda um modelo uma pessoa que est acostumada a usar roupas de modo que outras pessoas que podem comprar as roupas possam se imaginar usando as Modelos s o selecionados possuindo algumas caracter sticas humanas idealizadas estas caracter sticas mudam de tempos em tempos mas sempre s o ideais como magreza altura cor da pele sociabilidade etc OGBORN 1994 p 11 tradu o nossa Nesse exemplo ilustrativo o autor usa o termo modelo no contexto da ind stria da moda Nessa situa o tal palavra vem a designar e caracterizar uma pessoa que est acostumada a usar roupas para que outras pessoas que podem comprar as roupas possam se imaginar usando as Nessa defini o poss vel perceber que a palavra modelo tem significado muito espec fico e distinto quando comparado por exemplo ao cen rio das ci ncias puras e aplicadas Contudo o autor destaca ainda que tais modelos s o selecionados por apresentarem algumas caracter sticas humanas idealizadas tais como magreza altura cor da pele entre outras Essas caracter sticas mudam de In the fashion industry a model is a person who is used to wear clothes so that others who might buy the clothes can imagine themsel
333. pletas sobre a movimenta o das cargas e n o das organiza es dos vetores campos el tricos respostas completas com erros conceituais respostas incompletas e tamb m com erros de conceitua o e por fim respostas em branco Das nove 9 combina es poss veis de respostas corretas para os dois questionamentos principais das quest es 02 amp 04 observou se que foram formuladas seis 6 combina es Nesse sentido a combina o mais comum observada foi CO1 CO1 ou seja tais alunos responderam os dois questionamentos levando em considera o apenas as configura es dos campos el tricos no fio met lico observado nas simula es e visualiza es com o computador Tal combina o de resposta foi utilizada por trinta e sete 37 estudantes sendo que na avalia o trimestral quinze 15 educandos responderam corretamente a situa o problema proposta e vinte e dois 22 responderam incorretamente Outra combina o de resposta muito utilizada pelos educandos e que pode ser observada no Diagrama 02 foi CO2 CO1 ou seja tais alunos responderam os questionamentos da seguinte forma primeiro levando em considera o as configura es n o uniformes dos campos el tricos e em segundo lugar observando apenas as organiza es configura o dos campos Tal combina o de respostas foi utilizada por oito 8 alunos sendo que na avalia o trimestral um 1 educando respondeu a quest o corretamente e
334. possuem s rias desvantagens em parte tais desvantagens aparecem a partir da nossa incapacidade de sistematiza o e das contradi es internas desses modelos Forrester 1994 Aliada a esse aspecto pode se ressaltar ainda a nossa inabilidade para extrair conclus es a partir da din mica das estruturas que regem tais modelos Ainda nessa perspectiva Forrester 1994 tamb m aponta que a partir dos modelos computacionais e dos processos de modelagem computacional podem surgir novos insights sobre comportamentos que d o um novo significado para os nossos modelos mentais z Nesse contexto importante compreender que os modelos mentais constituem a base para a tomada de decis es mas eles podem se tornar mais relevantes e mais confi veis a partir da intera o com os modelos computacionais A reflex o sobre os nossos modelos mentais podem ser complementadas pela modelagem computacional e vice e versa num constante elo de retro alimenta o A partir do que foi exposto sobre computadores modelos computacionais e modelagem computacional pode se inferir que o uso de tal ferramental associado a uma metodologia did tica adequada pode ter a potencialidade de inova o para as pr ticas pedag gicas dentro das salas de aulas Nesse contexto tecnol gico do qual os nossos jovens est o imersos 35 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias pode se vislumbrar um poss vel caminho pa
335. primeiras categorias de respostas dessa tabela possuem correspond ncia total ou parcial com as categorias CO1 CO2 COS CO4 CO1 CO2Z COS CO4 e COS das duas tabelas anteriores Assim as categorias CO1 CO2 e COS foram pautadas levando em considera o exclusivamente as distin es entre os movimentos dos el trons nos fios com e sem voltagem distin es estas presentes em todas as categorias supracitadas das tabelas 05 e 06 Tabela 07 Analise das Atividades da Avalia o Trimestral Quest o 1 item a Imagine dois fios met licos um que est ligado aos terminais de uma bateria e o outro n o est ligado a nenhum dispositivo el trico a partir dessas informa es responda ao que se pede Qual a diferen a em rela o ao MOVIMENTO DOS EL TRONS no fio ligado a bateria quando comparado ao fio que n o est ligado a nenhum dispositivo el trico CATEGORIAS DAS RESPOSTAS FREQUENCIA DAS RESPOSTAS COT No fio que est ligado a bateria o movimento dos el trons s o sempre na mesma dire o ordenados para o mesmo lado direcionados a uma mesma dire o contr rios ao sentido do campo ordenados indo somente em uma dire o sempre na mesma dire o e contr ria ao sentido do campo uniformes um movimento s em certa dire o seguindo o mesmo caminho de acordo com a corrente el trica organizados E por outro lado no fio que n o est ligado a nenhum dispositivo el tric
336. putacionais no contexto da educa o de ci ncias explicita o das linhas de c digos quando a aplica o foi desenvolvida em alguma linguagem de programa o Categoria 5 Inicialmente pode se destacar que nas pesquisas dessa categoria foram utilizados equipamentos eletr nicos tais como emissores e receptores de ondas sonoras e sensores de for as Tais aparelhagens conectadas a computadores que possuem softwares de aquisi o de dados proporcionam atividades de ensino aprendizagem de F sica com design espec fico para laborat rios de ci ncias Os conte dos abordados nessas atividades foram velocidade do som e atrito cin tico entre duas superf cies respectivamente Como resultados pode se destacar que tais trabalhos apresentam as montagens experimentais amp respectivos resultados encontrados nos experimentos e por fim sugest es de aplica o no contexto educacional para laborat rios de F sica e sala de aula Categoria 6 Os artigos dessa categoria s o direcionados as discuss es conceituais te ricas sobre o uso do ferramental computacional relacionadas com os seguintes fatores vantagens e desvantagens de tal uso import ncia das anima es simula es amp modelagem no contexto de ensino aprendizagem conex es com os par metros curriculares nacionais PCNEM desenvolvimento hist rico dos processos de modelagem computacional e suas rela es com algumas teorias de aprendizagem vis es panor mi
337. putational Modeling Exploratory activity and a Traditional Rating containing items Modeling Activity a Study with High School Students on the Move Bodies Rafael Rodrigues de Oliveira La rcio Ferracioli EEEFM Ant nio Jos Peixoto Miguel SEDU PPGE UFES rafaelfisica20000 yahoo com br Universidade Federal do Esp rito Santo PPGE PPGEnFis UFES la rcio ufes gmail com Resumo Este artigo apresenta uma investiga o do desempenho que 114 estudantes que cursavam em 2011 o 1 Ano do Ensino M dio obtiveram em atividades com rela es matem ticas de M dia Simples e Velocidade M dia no estudo do movimento retil neo dos corpos em um processo que envolveu dois momentos distintos e subsequentes O primeiro momento foi caracterizado pela aplica o de atividades de modelagem computacional explorat ria Aproximadamente 4 5 dias depois da atividade inicial os estudantes receberam a aplica o de uma atividade tradicional avalia o trimestral contendo itens da atividade de modelagem Nessa perspectiva os resultados relatados nesse trabalho mostram que o desempenho diminuiu para 51 estudantes 44 7 foi mantido constante para 40 35 1 e aumentou para 23 20 2 Assim tais resultados podem indicar que o uso da modelagem computacional explorat ria em atividades que desenvolvem estudos com rela es alg bricas e quantidades num ricas pode ser uma possibilidade a ser incorporada no dia a dia da sala de aula e n o a
338. r mica das Concep es Metodologias Organiza o Conte dos amp Resultados dos Trabalhos Produzidos Ap s a pesquisa de revis o bibliogr fica nos sete peri dicos nacionais e suas respectivas sele es e leituras foi poss vel estabelecer sete 7 categorias de analises mostradas na Tabela 01 da pr xima p gina Tais classifica es foram pautadas por dois crit rios principais s o eles Os Softwares utilizados nas pesquisas s o de cunho prioritariamente educacional ou comercial e Il Os artigos relatam aplica es reais ou apenas discutem implica es te ricas e ou poss veis utiliza es desse ferramental no contexto educacional 48 Cap II Perspectivas do Atual Cen rio Sobre o Uso do Computador no Processo de Ensino Aprendizagem de F sica Nesse ponto importante entender que essa classifica o utilizada com o intuito de organizar e entender mesmo que forma parcial como a produ o de trabalhos cient ficos nessas tem ticas se desenvolveram no Brasil ao longo dos ltimos anos N o objetivo de tal procedimento criar regras r gidas e herm ticas para a categoriza o de pesquisas nessa rea de conhecimento dessa forma tal procedimento n o est isento de sobreposi o dos trabalhos aqui revisados entre as categorias estabelecidas Tabela 01 Categorias Cat dos Artigos que versam sobre o uso do Computador Modelos Modelagem Softwares Ambientes de Modelagem Simula o amp Vi
339. r met lico e tamb m quais foram os objetivos dessa parte espec fica do M dulo Educacional do Estudo IV MOVIMENTO mui ORDENADO Figura 14 Representa o de Um Fio Met lico no ModeL Db Na Figura 14 est representada uma corrente de el trons que se move para a direita ao longo de uma regi o retangular representa o bi dimensional de um fio met lico cil ndrico Se a letra Q usada para indicar o m dulo ou valor da carga el trica que passa por uma se o transversal desse fio ret ngulo em amarelo e um intervalo de tempo At A intensidade m dia da corrente el trica i media atrav s do condutor met lico ser definida pela equa o i m dia Q At Ou seja a corrente el trica calculada como sendo o 144 Cap tulo VII An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Quantitativa do Conte do cociente entre a carga el trica total Q que passa na se o transversal do fio pelo tempo At que ela gastou para passar em tal regi o A partir dessas ideias e rela o matem tica pode se dizer que essa parte do Estudo IV quest o 5 do Roteiro de Atividades Ap ndice B teve como objetivo trabalhar a partir de simula es e produ o de dados nas simula es calcular a corrente el trica m dia em um condutor met lico submetido a uma DDP Em um segundo momento em m dia seis 6 dias ap s o trabalho com esse M dulo Educacional na quest o 2 da Avalia o Trimestral
340. r tais modelos essa se torna uma possibilidade promissora para o uso desse aparato computacional no contexto escolar Contudo necess rio cautela pois os resultados apresentados nessa perspectiva n o podem ser considerados conclusivos para esse estudo espec fico e muito menos generalizados para abordagens de outros conte dos com objetivos semelhantes 195 Cap tulo IX Conclus es Finais Nesse sentido pode se ponderar por exemplo que esse grupo de estudante j fosse capaz de fazer tais representa es sem as visualiza es realizadas com os modelos computacionais ou ainda que mesmo que pare a ser um fato as argumenta es sobre as configura es de campos el tricos Tabelas 09 e 10 amp suas respectivas representa es em forma de desenho Tabelas 09 a e 10 a n o tiveram conex o alguma sendo considerada por eles como duas tarefas distintas e desconexas 9 6 2 Considera es Finais sobre Simula es com Produ o de Dados Num ricos e Abordagens Quantitativas de Conte dos Come ar se h essa ltima discuss o a partir da abordagem feita sobre o c lculo da corrente el trica m dia com produ o de dados num ricos pelo professor os resultados finais s o mostrados na Tabela 19 abaixo Tabela 19 Resultados Finais de Desempenho dos Alunos em Rela o aos Estudos sobre o C lculo de Corrente El trica M dia Atividade com Modelagem Computacional Expositiva AMCE Nota M xima 5 70
341. ra se inovar nas pr ticas de ensino e aprendizagem em nossas escolas Contudo preciso ponderar pois n o trivial inserir esse ferramental tecnol gico no ambiente escolar Tal iniciativa implica em novas demandas pedag gicas tanto para os professores quanto para os estudantes assim como uma estrutura organizacional e log stica que muitas vezes n o s o oferecidas pelas escolas Aliado a esses fatores somam se ainda os fatos de que a utiliza o de modelos e modelagem no contexto de ensino de ci ncias mostra se um campo pouco explorado tanto no contexto acad mico quanto no contexto pr tico de sala de aula Quinto amp Ferracioli 2008 E de forma consequente como j era destacado por Fiolhais amp Trindade 2003 tem se tamb m o fato de que O trabalho de avalia o sobre a real efic cia de estrat gias computacionais permanece em larga medida por se fazer Ele ter de ser feito para se ganhar uma melhor perspectiva sobre o real impacto dos computadores no ensino FIOLHAIS amp TRINDADE 2003 p 271 Dessa forma para que tais ferramentais possam se incorporar no dia a dia das escolas de uma forma eficaz acredita se que o primeiro passo definir uma metodologia did tica que tenha a possibilidade de ser incorporada dentro do contexto escolar para que assim em um segundo momento possa se fazer estudos sobre o real impacto dessas ferramentas tecnol gicas no contexto de ensino e aprendizagem na sala de aula
342. ra similar na tabela anterior Essas seis 6 primeiras categorias de respostas podem ser classificadas como corretas satisfat rias ou esperadas uma vez que todos esses estudantes responderam que nos modelos computacionais simulados e visualizados observam se caracter sticas para se formar uma corrente el trica 96 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Tais categorias de respostas usaram justificativas distintas para caracterizar porque no condutor met lico modelado as cargas formam uma corrente el trica Essas argumenta es est o pautadas principalmente na observ ncia dos movimentos dos el trons na configura o dos campos el tricos nas for as que atuam nos el trons e tamb m na diferen a de potencial Dessa forma um total setenta e tr s 73 alunos responderam corretamente a terceira quest o do roteiro de atividades ou seja aproximadamente 97 34 dos estudantes Por outro lado a categoria IN1 re ne todas as respostas que podem ser classificadas como incorretas inesperadas ou insatisfat rias pois apresentam justificativas que parecem n o estar pautadas nas observa es das din micas dos dois ltimos modelos computacionais Para essa categoria de respostas existem apenas dois 2 alunos ou seja aproximadamente 2 66 Tal categoria similar categoria IN1 Essas respostas possuem em suas formula es erros como por exe
343. ral e no cap tulo VII discutem se os dados referentes quest o 5 do Roteiro de Atividades amp quest o 2 da Avalia o Trimestral amp no cap tulo VIII s o discutidos os dados referentes ao M dulo Educacional sobre Velocidade M dia Por fim importante destacar que todos os dados produzidos nessa investiga o s o de natureza qualitativa e quantitativa e para as suas analises foi utilizada a metodologia de Estat stica Descritiva Univariada VIEIRA 1999 CRESPO 2001 amp COSTA 2004 84 Cap tulo V An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do 5 1 Introdu o As an lises apresentadas neste e nos pr ximos tr s cap tulos foram organizadas em duas etapas complementares e subsequentes A primeira constitu da pelos dois primeiros blocos de dados da Atividade IV Nessas etapas procurar se descrever atrav s de tabelas as categorias de respostas dos alunos para as quest es propostas no roteiro e na avalia o que versavam sobre a exist ncia ou n o de cargas e campos el tricos no interior de um fio met lico e principalmente em rela o ao movimento dessas cargas e as configura es dos campos el tricos sem e com diferen a de potencial DDP Tais quest es s o de cunho exclusivamente qualitativo descri o e ou explica o das din micas dos modelos e s o descritas analisadas e discutidas nesse e no pr ximo cap tulo A segun
344. ras semelhantes gt Todas as regras Permite exportar o resumo de cada regra separadamente em arquivos de imagens Grade de Visualiza o gt Posi es dos Objetos Salva em arquivo de texto as posi es dos Atores e dos Cen rios na forma de uma matriz As matrizes de posi es de cada tipo de objeto salva em um arquivo diferente gt Dire es dos objetos Salva em arquivo de texto as dire es dos Atores e dos Cen rios na forma de uma matriz As matrizes de dire es de cada tipo de objeto salva em um arquivo diferente gt Imagem da Grade Salva em um arquivo externo a imagem da grade mostrada na tela Relat rio Salva em um arquivo texto as opera es realizadas pelo usu rio durante a constru o de modelos e Visualizador das Opera es Mostra na tela as opera es realizadas pelo usu rio desde a cria o do modelo e Propriedades Permite editar modificar as propriedades do modelo Neste item poss vel nomear o modelo identificar o tema a que pertence indicar a unidade de tempo utilizada preencher uma descri o do modelo e criar uma senha de prote o para o modelo e Configura es Permite configurar o ambiente ModeLab de acordo com o seu objetivo de uso Est o divididas em quatro categorias Geral Permite configurar o idioma do ambiente de modelagem al m das op es de salvamento autom tico do modelo exibir a janela Propriedades dos modelos quando um novo modelo iniciado
345. rcial a rela o matem tica de M dia Simples Para 12 alunos que tiveram suas notas diminu das para 4 pode se concluir que na AT tais educandos conseguiram desenvolver todos os c lculos de M dia Simples 04 alunos diminu ram suas notas para 7 e 01 aluno para 8 ou seja tais estudantes conseguiram desenvolver os procedimentos matem ticos de c lculo da M dia Simples e Velocidade M dia quase que integralmente na AT Para os outros 08 alunos restantes que tamb m diminu ram suas notas de Desempenho entre as duas atividades escolares poss vel observar no diagrama da Figura 03 que 01 educando o fez a partir da nota 7 ou seja desenvolveu de forma quase integral os c lculos de M dia Simples e Velocidade M dia na AMCE Esse aluno diminuiu sua nota para 0 pois n o desenvolveu nenhum dos c lculos na AT Para os 07 alunos restantes t m se que 01 aluno diminuiu da nota 6 para 4 04 estudantes diminu ram a nota de 4 para a 0 01 educando diminuiu da nota 3 para O e 01 aluno diminuiu de 2 para 0 Dessa forma pode se concluir que dos estudantes que diminu ram suas notas de Desempenhos entre as duas atividades escolares 43 deles obtiveram inicialmente a nota m xima de 9 ou seja desenvolvendo a atividade de modelagem computacional explorat ria por completo Para os outros 08 educandos que tamb m diminu ram suas notas observa se que tal decr scimo ocorreu respectivamente a partir das notas 7 6 4 3 e 2 Desse total de 51
346. re outras respostas Tal categoria de resposta foi formulada por um total de dezesseis 16 educandos ou seja aproximadamente 21 34 A categoria IN2 re nem as respostas incorretas e incompletas que n o diferenciam as duas situa es desse item Tal categoria versa apenas sobre o fio que n o est ligado a nenhum dispositivo el trico e assim como na categoria anterior destaca as movimenta es desordenadas das cargas Ou seja n o estruturando a resposta em rela o s distribui es ou arranjos espaciais dos vetores no fio Tais argumenta es foram formuladas apenas por dois 2 alunos correspondendo a um total de 2 67 das respostas Nesse ponto importante destacar que as categorias IN1 amp IN2 s o argumenta es corretas do ponto de vista da din mica de movimento das cargas el tricas no interior do condutor met lico por m fogem completamente da proposta central do item b dessa quest o Ou seja parece que para esses alunos houve uma interpreta o err nea de qual era o objetivo central dessa pergunta Por m n o se pode afirmar que essa hip tese verdadeira Contudo se tal hip tese fosse verificada poderia se esperar que as respostas desses dezoito 18 educandos fossem corretas tamb m para a caracteriza o das distribui es espaciais dos vetores nos fios met licos e assim tal item teria um n mero consideravelmente maior de respostas corretas Nesse sentido tais n meros passariam de 21 ou
347. re para o mesmo lado Por fim represente esse campo no quadro abaixo Sim existe campo el trico no interior do fio met lico por m em cada ponto do espa o esse campo possui dire es e sentidos diferentes Como em cada ponto do condutor met lico o campo tem dire o e sentido distintos ele n o faz com que as cargas se desloquem na mesma dire o e sim de forma desordenada aleat ria ppt dd didi e A Adi siendo ads G RIICSNOBOSRDTIGEGBRIOIRIORGIOGIGIOIRGEGGEADOGA IIGGIOGOLDGCIRROGIRRRE SRGIGDORIIDTDBIJOOO BITTERT ETTET ERTE av vB BIODODELDLCONDOCSLABRESIDOBUIDEROGDVONHOSAO DRBENVBEVANVASESOSIHCORSHDDURBDOGOSHRIRENDA Representa o do Campo El trico 3 Agora a partir da terceira e quarta simula o responda Existem cargas el tricas no interior do fio met lico Porque essas cargas agora conseguem formar uma corrente el trica Sim existem cargas no interior do condutor met lico Elas formam uma corrente el trica pois apesar das vibra es t rmicas todas elas se movimentam da esquerda para a direita ou seja um movimento ordenado 4 Novamente a partir da terceira e quarta simula es responda Existe campo el trico no interior do fio met lico Porque esse campo agora faz com que as cargas se desloquem sempre para o mesmo lado Por fim represente esse campo no quadro abaixo Sim existe campo el trico no interior do fio met lico Agora em cada ponto do espa o esse
348. res Nesse sentido os conte dos v o desde Movimento dos Corpos at t picos de F sica Moderna Nessa mesma linha de racioc nio h outro aspecto relevante que pode ser observado nesses trabalhos o fato da modelagem computacional ter aplicabilidade desde o Ensino M dio at o Ensino Superior Entre as potencialidades que a modelagem computacional pode oferecer para as pr ticas pedag gicas em salas de aula esses trabalhos destacam 1 Maior motiva o engajamento dos alunos para executarem as atividades propostas 2 Novas possibilidades de pr ticas pedag gicas para o professor 3 Novas possibilidades de aprendizagem para os alunos 4 Novas possibilidades de abordagens de conte dos escolares 5 Visualiza o dos conte dos e modelos cient ficos dos fen menos estudados 6 Materiais did ticos compat veis com a realidade dos alunos e por fim 7 Possibilidade de abordagem experimental atrav s de modelos computacionais de F sica Moderna Por outro lado tal ferramental did tico tamb m traz consigo alguns desafios entre eles os autores destacam 1 Avalia o em larga escala das potencialidades e limita es de tais ferramentas computacionais e 2 As visualiza es ofertadas pelos modelos computacionais din micos podem de acordo com a estrat gia did tica adotada pelo professor se tornar uma distra o para o real objetivo das atividades o estudo de conte dos cient ficos espec ficos Dessa forma i
349. resaltar que os modelos computacionais dinamizaram tanto a rapidez com que as informa es podem ser processadas para simular perspectivas do mundo real quanto s possibilidades de se visualizar tais perspectivas Sendo assim as duas pr ximas sess es ser o dedicadas discuss o te rica desses dois conceitos inseridos nesse contexto cient fico tecnol gico amp educacional 39 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias 2 5 Simula es amp Visualiza es Computacionais At o momento os termos simula o e visualiza o foram utilizados de forma indiscriminada N o se promovendo assim uma reflex o sobre seus reais significados quando utilizados em uma proposta educacional vinculada aos modelos e os processos de modelagem computacionais formuladas a partir dos ambientes computacionais Dessa forma faz se necess rio uma maior an lise desses dois conceitos para que se possa potencializar a efic cia de todo esse ferramental tecnol gico quando utilizado em um cen rio educacional Nesse caminho iniciar se essa discuss o usando como ponto de partida o caminho indicado por Li Law amp Lui 2006 sobre a diferencia o dos conceitos de Simulation amp Modelling segundo os autores tem se que Simula o e modelagem s o frequentemente usados como sin nimos na literatura Neste artigo n s acordamos uma demarca o clara dos dois com base na natureza das atividades que
350. respostas incorretas para a quest o proposta Para os quinze 15 quadrantes em cinza claro do Diagrama 02 observa se que de todas as combina es poss veis de respostas parcialmente corretas foram utilizadas apenas sete 7 Tais combina es totalizam vinte 20 alunos que formularam respostas para os principais questionamentos das quest es 02 amp 04 com pelos menos uma resposta correta Desse total tem se que na avalia o trimestral dois 2 responderam a situa o problema de forma correta e dezoito 18 incorretamente Os dois 2 alunos que responderam corretamente a avalia o trimestral encontram se na categoria CO1 que representa respostas completas ou seja diferenciando as situa es propostas na avalia o trimestral e que versam apenas sobre a diferencia o das configura es dos campos el tricos no interior do condutor met lico sem o com diferen a de potencial 139 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Por outro lado das dezoito 18 respostas consideradas incorretas t m se que nove 9 quatro 4 tr s 3 e dois 2 relacionam se respectivamente com as categorias de respostas IN1 IN3 IN4 e IN5 Tais categorias representam respostas incorretas e completas relacionadas apenas ao movimento dos el trons e n o as configura es de campos el tricos respostas completas e com erros conceituais respostas
351. rganograma tem se que dois 2 educandos a saber 72 e 47 diminu ram suas notas respectivamente de quatro 4 e tr s 3 para o valor de dois 2 Os estudantes 39 e 51 diminu ram suas notas de dois 2 para um 1 e por fim o aluno de n mero cinquenta 50 diminuiu seu desempenho de dois 2 para o valor m nimo de zero 0 No pr ximo cap tulo ser o apresentados descritos e analisados os dados referentes Atividade V ou seja o estudo quantitativo ou matem tico sobre o movimento de tr s corpos um trem um carro e uma moto 156 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do 8 1 Introdu o Este cap tulo apresentar a ltima parte das analises e discuss es dos dados produzidos referentes a Atividade V da investiga o Principal Os resultados aqui expostos possuem novamente como fonte os dados produzidos pela aplica o do Roteiro de Atividades e tamb m da Avalia o Trimestral 8 2 An lises dos Dados Referentes ao C lculo da Velocidade M dia de Tr s M veis a Partir de Simula es e Produ o de Dados no Computador Antes de apresentarmos efetivamente a ltima parte das analises dos dados cabe nesse momento explicitar os procedimentos matem ticos adotados para se calcular a velocidade m dia de um m vel qualquer e tamb m quais foram os objetivos desse M dulo Educacional da Atividade V Na Figura 15 da pr xim
352. ricas nesse caso os El trons Para medir a corrente el trica i em um fio met lico deve se medir a quantidade de cargas el tricas AQ que passam por uma se o transversal do fio parte amarela do modelo e dividir pelo tempo At que tais cargas demoraram para passar por essa se o Assim temos que i AQ At 3 Problematiza o A partir do estudo desse modelo em condi es diferentes ou seja alterando se alguns dos fatores que influenciam tal fen meno voc seria capaz de entender e calcular a corrente el trica em um fio condutor e Em quais condi es temos uma corrente el trica e Como calcular a corrente el trica em um fio condutor 4 Explorando o Modelo A partir das simula es feitas pelo professor com o modelo fa a as atividades das pr ximas p ginas com as informa es que se pedem Ap ndice B Roteiro de Atividades Sobre o Tema Correntes El tricas 1 A partir das duas primeiras simula es responda no quadro abaixo Existem cargas el tricas no interior do fio met lico Porque essas cargas n o formam uma corrente el trica Sim existem cargas no interior do condutor met lico Elas n o formam uma corrente el trica pois seus movimentos s o completamente aleat rios desordenados 2 Novamente a partir das duas primeiras simula es responda Existe campo el trico no interior do fio met lico Porque esse campo n o faz com que as cargas se desloquem semp
353. ro e um Trem O principal objetivo da atividade foi desenvolver com os alunos e de forma quantitativa as rela es matem ticas de M dia Simples amp Velocidade M dia Hc O COMPUTADOR ASSOCIADO AOS CONCEITOS DE MODELOS MODELAGEM amp AMBIENTES DE MODELAGEM COMPUTACIONAL ALGUNS RESULTADOS DA LITERATURA A partir do que foi exposto nas duas se es anteriores ser o apresentados aqui resultados de trabalhos realizados ao longo dos ltimos dez anos na rea de modelagem computacional aplicada especificamente ao ensino de F sica Dessa forma os resultados s o organizados em ordem cronol gica e buscaram dialogar com os resultados do presente estudo auxiliando assim as interpreta es dos dados produzidos nesta pesquisa Magalh es et al 2002 em um estudo sobre Movimento dos Corpos auxiliado por uma ferramenta de modelagem computacional denominada SAM observou a O Ambiente de Modelagem Computacional Qualitativo denominado ModeLab pode ser baixado no endere o http modelab2 modelab org juntamente com o Manual do Usu rio que apresenta uma descri o detalhada do mesmo Para essa revis o bibliogr fica foram consultados volumes dos ltimos dez anos dos peri dicos Revista Brasileira de Ensino de F sica Ensaio Pesquisa em Educa o em Ci ncia e Revista Electr nica de Ense anza de las Ci ncias partir de uma avalia o diagn stica que em geral os alunos do ensino m dio das escolas p blicas envol
354. rons se localizam no n cleo dos tomos e os el trons se encontram na eletrosfera Em nosso cotidiano a maioria dos fen menos el tricos que presenciamos produzida por el trons Tais part culas t m a liberdade de se moverem entre os tomos e tamb m de um corpo para outro Muitos desses fen menos el tricos est o relacionados ao que se denomina de Corrente El trica como por exemplo o funcionamento de nossos aparelhos eletrodom sticos a forma o dos rel mpagos dentre outros No Ensino M dio o fen meno de corrente el trica abordado nos curr culos escolares sendo que em geral se trabalha com tal conte do no 3 Ano A abordagem te rica ou qualitativa dada a esse conte do espec fico pode ser ilustrada a partir de Xavier amp Barreto 2010 chamamos de corrente el trica o movimento ordenado de cargas el tricas no interior de um condutor visto que normalmente h o movimento desordenado dos el trons livres ou de outros portadores de carga devido a agita o t rmica Xavier amp Barreto 2010 p 92 Dessa forma a defini o cient fica de corrente el trica estabelecido como sendo o movimento ordenado de portadores de carga el trica por outro lado se esse movimento n o for ordenado n o se ter estabelecido a corrente el trica nesse caso somente se ter o movimento ca tico ou desordenado dos portadores de carga produzido principalmente pela agita o t rmica das mesmas 88
355. rrete el trica para depois responderem ao segundo questionamento de forma incorreta Tais combina es de respostas foram utilizadas por um total de tr s 3 alunos sendo que na avalia o trimestral um 1 respondeu corretamente a quest o proposta e dois 2 formularam respostas incorretas Por fim ainda relacionado ao mapeamento das varia es de respostas observadas nas duas atividades escolares tem se que no nico quadrante cinza escuro um 1 aluno formulou as duas respostas de forma incorreta para os questionamentos das quest es 01 amp 03 do roteiro de atividades ou seja para tal estudante a combina o de resposta IN1 IN1 Por m observa se que na avalia o trimestral tal educando respondeu a situa o problema de forma completa e correta No pr ximo cap tulo ser o apresentados descritos e analisados os dados referentes segunda parte da abordagem qualitativa dessa primeira parte do Estudo IV ou seja as configura es dos campos el tricos em um condutor met lico sem e com diferen a de potencial DDP entre seus terminais 109 Cap tulo Vl An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do 6 1 Introdu o Neste cap tulo ser o apresentadas as analises e discuss es da segunda de tr s partes dos dados produzidos pela aplica o do M dulo Educacional da Atividade IV do Estudo Principal Os resultados aqui expostos possuem n
356. s o Modelo Computacional e o Roteiro de Atividades O modelo computacional desenvolvido no Ambiente de Modelagem Computacional Qualitativo ModeLab Fehsenfeld 2010 e que pode ser parcialmente visualizado na Figura 01 teve o objetivo de promover o entendimento para os alunos das rela es matem ticas associadas ao movimento retil neo dos corpos com enfoque no c lculo da m dia simples da vari vel tempo e na velocidade m dia Para isso os estudantes simulavam por cinco vezes o modelo que continha tr s ve culos distintos um Trem Azul um Carro Vermelho e uma Moto Preta Os autom veis amarelos representam o tr nsito normalmente enfrentado por carros e motos nas grandes cidades Dessa forma essa parte cumpre o Objetivo do M dulo Educacional A Figura 01 Modelo sobre Movimento Retil neo dos Corpos Desenvolvido no ModeLab A segunda parte o Roteiro de Atividades que por sua vez tem o objetivo de promover uma abordagem te rica e pr tica para a atividade de modelagem computacional explorat ria bem como produzir os dados para esse estudo a partir das respostas dadas pelos estudantes cumprindo assim as etapas de Conte do Instrucional e Pr tica amp Avalia o desse M dulo Educacional O Roteiro de Atividades que est ilustrado na Figura 02 foi estruturado em tr s p ginas contendo um total de quatro se es as tr s primeiras Introdu o Apresenta o do Modelo Computacional e Problematiza
357. s ou seja aproximadamente 42 67 representaram tais campos de forma incorreta e insatisfat ria A Tabela 11 da pr xima p gina foi constru da a partir das respostas dadas pelos alunos para a primeira quest o item b da avalia o trimestral Tal tabela tamb m estruturada em duas partes A primeira mostra a descri o da situa o problema que os alunos responderam relativa configura o dos campos el tricos em um condutor met lico Especificamente relacionada compara o das caracter sticas desses campos em um fio met lico sem e com diferen a de potencial DDP entre dois pontos quaisquer 127 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do Tabela 11 Analise das Atividades da Avalia o Trimestral Quest o 1 item b Imagine dois fios met licos um que est ligado aos terminais de uma bateria e o outro n o est ligado a nenhum dispositivo el trico a partir dessas informa es responda o que se pede Qual a diferen a em rela o CONFIGURA O DO CAMPO EL TRICO no fio ligado a bateria quando comparado ao fio que n o est ligado a nenhum dispositivo el trico CATEGORIAS DAS RESPOSTAS FREQUENCIA DAS RESPOSTAS CO1 No fio que est ligado a bateria a configura o do campo el trico possui apenas um nico sentido fixa em uma dire o ordenada uniforme ou seja todos os pontos ter o a mesma dir
358. s por si s parece n o ser suficiente para garantir o sucesso dos adolescentes na escola uma vez que a adequa o idade s rie educacional apontada como um desafio Para al m desses dois desafios quais sejam Universaliza o amp Adequa o Idade S rie preciso se pensar em um Ensino M dio que possa primar pela qualidade e que ofere a aos nossos jovens uma forma o s lida e efetiva nas mais diversas reas do conhecimento humano Nessa dire o um primeiro passo conhecer onde se observa a maior concentra o de oferta de vagas para esse ciclo b sico no Brasil Ainda segundo dados do Documento Orientador ProEMI 2011 cabe destacar que a rede estadual continua a ser a maior respons vel pela oferta de Ensino M dio e responde por 85 9 das matr culas enquanto que a rede privada atende 11 8 e as redes federal e municipal atendem pouco mais de 1 cada Em 2009 o n mero total de estabelecimentos de ensino m dio somava 25 923 sendo 18 508 da rede p blica e 7 415 da rede privada Documento Orientador Programa de Ensino M dio Inovador ProEMI 2011 p 5 Dessa forma poss vel constatar que a rede Estadual deve ser o foco de a es que possam promover pol ticas educacionais para o aumento de vagas sucesso escolar e principalmente melhoria da qualidade de ensino A partir do que foi exposto nos par grafos anteriores uma realidade que muito dos nossos adolescentes est o matriculados e freque
359. s Atividades Escolares Como pode ser observado acima existem cinco 5 alunos que mantiveram suas notas nas duas atividades s o eles 23 11 7 7 e 57 Para esses estudantes observa se que existe apenas uma dupla que nesse caso manteve a nota em 0 para os outros tr s estudantes as notas dos seus respectivos parceiros foram 9 7 e 4 assim para os parceiros desses tr s estudantes observa se que todos eles aumentaram suas notas na AT Notas dos Alunos na AMCE Notas na AT Organograma 09 Estudantes que Aumentaram suas Notas Para4e 7 Entre as Duas Atividades Escolares Por fim como pode ser observado no organograma acima apenas cinco alunos aumentaram suas notas para um valor diferente de nove 9 entre as 174 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do duas atividades escolares Nesse sentido observa se que nenhum deles aumentou a nota com seu parceiro de duplas Nesse sentido os alunos 42 56 e 57 aumentaram suas notas para 4 por outro lado seus parceiros de duplas tiveram notas na AT de 0 9e 0 respectivamente Os educandos 11 e 19 aumentaram suas notas de 4 para 7 seus parceiros de duplas tiveram notas de 4 e O respectivamente No pr ximo cap tulo ser o estabelecidas as considera es ou conclus es finais dessa investiga o 175 Cap tulo IX Conclus es Finais 9 1 Introdu o Dentro da conjuntura de interesse d
360. s de estarem em dire es ou posi es diferentes aleat rias desordenadas n o uniformes dentre outras denomina es e por essa raz o n o se observa o movimento ordenado das cargas Tal categoria de resposta foi formulada por cinquenta e um 51 estudantes ou seja 68 das respostas Na categoria CO2 as respostas se referem tamb m sobre o fato das configura es dos campos el tricos no interior do condutor met lico serem diferentes aleat rias por m enfatizando que essas caracter sticas de configura o de campo n o s o capazes de fazer com que os el trons se desloquem para o mesmo lado Nesse sentido as argumenta es s o por exemplo n o d para fazer os el trons se deslocarem para o mesmo lugar faz com que os el trons fiquem desordenados n o tem como fazer um movimento ordenado dentre outras argumenta es Essa estrutura de resposta foi utilizada por onze 11 estudantes ou seja aproximadamente 14 67 dos alunos Para a categoria CO3 observou se uma nica resposta Tal resposta foi estruturada pelo educando sem caracterizar explicitamente as configura es dos campos por m mencionando enfatizando o fato do campo ser capaz de alterar frequentemente o sentido dos movimentos das cargas Essa estrutura de resposta foi observada para um 1 aluno ou seja aproximadamente 1 34 dos educandos Como nessas duas primeiras simula es e visualiza es computacionais os campos possuem dire
361. s modelos analises de proporcionalidades entre vari veis diretamente ou inversamente proporcionais por m sem envolver quantidades espec ficas ou n meros interpreta o de proporcionalidade dos modelos e por fim analisando se os fen menos atrav s da observa o de din micas espec ficas dos eventos abordados por m sem se preocupar com as rela es matem ticas ou a proporcionalidade entre vari veis interpreta o descritiva e ou explicativa dos modelos Por fim finalizada a revis o bibliogr fica o pr ximo cap tulo ter os objetivos de descrever detalhadamente como a pesquisa tem sido delineada e conduzida e tamb m apresentar o objetivo geral e espec ficos dessa investiga o bem como as quest es b sicas de pesquisa que norteiam as analises desse estudo 60 Cap tulo IV Concep o do Estudo 4 1 Introdu o A presente pesquisa foi desenvolvida a partir da estrutura o amp desenvolvimento de uma investiga o realizada em duas etapas denominadas de Estudo Piloto e Estudo Principal Tais estudos foram constitu dos por um total de cinco atividades escolares que utilizaram a modelagem computacional em sala de aula O Estudo Piloto constitu do por tr s dessas atividades nas disciplinas de Matem tica Qu mica e Hist ria teve como objetivo priorit rio testar e adaptar materiais did ticos e metodologias educacionais na abordagem de conte dos espec ficos atrav s de processos de ensino apr
362. se caso da esquerd para a direita 40 6 2 1 1 Vis o Geral dos Estudantes Sobre as Configura es de Campos El tricos em um Condutor Met lico com e sem Tens o nas Atividades com Modelagem Computacional e tamb m na Avalia o Trimestral A partir da descri o e compara o feitas na se o anterior sobre o desenvolvimento das atividades sobre organiza o espaciais ou configura es de campos el tricos pelos estudantes nas duas atividades escolares ser feito aqui o mapeamento das varia es de respostas e representa es ocorridas juntamente com o levantamento de algumas hip teses sobre porque tais varia es ocorreram Para se cumprir tais objetivos ser apresentado nas pr ximas p ginas o Diagrama 02 que cruza todas as respostas e representa es formuladas pelos estudantes para os principais questionamentos das quest es 02 e 04 do roteiro de atividades e tamb m da quest o 01 item b da avalia o trimestral 134 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do A partir de tal diagrama poss vel observar simultaneamente os padr es de respostas e representa es dos educandos definidos nas Tabelas 12 amp 13 respectivamente Nesse sentido tem se que no eixo horizontal est o agrupadas as categorias de respostas CO1 CO2 COS IN1 e IN2 e no eixo vertical est o dispostas as categorias de respostas CO1 CO2
363. se dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do formulada por dezenove 19 alunos ou seja aproximadamente 25 34 das respostas Na categoria CO2 foram organizadas as respostas incompletas que respondiam apenas sobre as configura es no fio com diferen a de potencial DDP Tais respostas utilizavam por exemplo que tais configura es eram em uma dire o determinada e tamb m voltada para uma mesma dire o e assim caracterizavam a configura o nesse fio Tais respostas foram utilizadas apenas por dois 2 alunos ou seja aproximadamente 2 67 Essas duas 2 primeiras categorias podem ser classificadas como satisfat rias ou esperadas sendo que a primeira est totalmente dentro do contexto da atividade proposta pois responde corretamente e de forma completa a situa o problema item b da avalia o trimestral Por outro lado a segunda categoria apesar de ser uma resposta correta n o totalmente satisfat ria pois est incompleta Nessa dire o tem se que apenas vinte e um 21 alunos ou seja aproximadamente 28 01 dos educandos conseguiram responder corretamente mesmo que de forma parcial tal quest o na avalia o trimestral Em tais categorias de respostas a justificativa pautada exclusivamente na diferencia o das configura es dos campos nas duas situa es propostas fio met lico sem e com DDP Ou seja caracterizando a diferen a dos vetores
364. sentido da direita para a esquerda juntamente com as bolinhas cargas el tricas em v rios pontos do espa o dentro do fio Essa categoria de representa o foi formulada por tr s 3 educandos ou seja 4 Tais categorias de respostas usaram representa es com setas flechas vetores e cargas el tricas para caracterizar como a configura o do campo el trico em um condutor que est sujeito a uma tens o Tais representa es est o pautadas exclusivamente na observ ncia a partir das simula es e visualiza es das configura es ordenadas ou uniformes dos campos el tricos no interior do fio Dessa forma um total quarenta e tr s 43 alunos representaram corretamente os campos no fio met lico ou seja aproximadamente 57 34 Por outro lado a categoria IN1 a re ne as representa es que podem ser classificadas como incorretas inesperadas e ou insatisfat rias pois n o caracterizam de acordo com o modelo computacional como s o as configura es dos campos dentro do metal Para tal categoria existe um total de dezesseis 16 estudantes ou seja aproximadamente 21 33 o que um 126 Cap tulo VI An lise dos Modelos Microsc picos de Campo El trico Uma Abordagem Qualitativa do Conte do aumento consider vel se compararmos esse n mero com o da sua categoria similar da Tabela 09 a Na categoria IN2 a re ne os educandos que n o fizeram nenhuma representa o para caracterizar as co
365. sim a forma de movimenta o das part culas no fio com DDP Para se caracterizar o movimento dessas cargas no fio sem DDP foram utilizados termos como movimento desordenados de uma lado para outro aleat rios dentre outras respostas Tal categoria de resposta foi formulada por cinquenta e um 51 educandos ou seja aproximadamente 68 das respostas Na categoria CO2 foram organizadas as respostas incompletas que respondiam apenas sobre o movimento dos el trons no fio com diferen a de potencial DDP Tais respostas utilizavam por exemplo que o movimento das cargas eram ordenados em uma certa dire o e assim caracterizavam o tipo de movimenta o das part culas nesse fio Tal categoria de resposta foi formulada por cinco 5 estudantes ou seja aproximadamente 6 67 Na categoria CO3 foram organizadas as respostas incompletas por m que agora respondiam apenas sobre o movimento dos el trons no fio sem diferen a de potencial DDP Tal resposta utilizava como argumenta o que o movimento das part culas era em v rias dire es aleat rias para caracterizar tal movimenta o Tal categoria de resposta foi formulada apenas por um 1 nico estudante ou seja aproximadamente 1 34 Essas tr s 3 primeiras categorias de respostas podem ser classificadas como satisfat rias ou esperadas sendo que a primeira est totalmente dentro do contexto da atividade proposta pois responde corretamente e de forma completa a
366. situa o 15 Cap tulo IV Concep o do Estudo MOVIMENTO ALEAT RIO MOVIMENTO mmm ORDENADO Movimento Ordenado 1 El tron MOVIMENTO mmm ORDENADO Movimento Aleat rio 1 El tron MOVIMENTO ALEAT RIO Movimento Ordenado V rios El trons EECCECCCCCCCCCECCCESSCCC CEC CCC CCC CCCESSE Cecececeeeeece eee ce sececece ecc ececeeces GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GCGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGEGGGGGGGGGGG GCGGGGGGCGGGGGGGGGGGGGGGGGGEGGGGGGGGGGGGGGG GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG GOGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG ea GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGEGGGGG BSDBSCUSSSNOCCUNEECCUSSHS S 90066 CoSSSS Ss Caes Ses dae esses C ess ss secos ss ss CRENSEOBNSESESOC OSS NCOSOONEOOSOCORNGENSE GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGCGGGGGGGGGGGGGGGGG Configura o do Campo sem DDP Configura o do Campo com DDP Figura 08 Visualiza o Parcial dos Modelos Sobre Corrente El trica Na Atividade V foi realizada uma abordagem sobre o movimento retil neo dos corpos O aporte computacional foi estruturado para se estudar prioritariamente o vi s matem tico interpreta o matem tica do modelo atrav s de equa o vari veis e n meros da velocidade m dia de tr s autom veis uma moto um carro e um trem O objetivo dessa atividade era que os educandos desenvolvessem c lculos sobre velocidade m dia e a partir disso analisassem duas quest es de
367. sta de Objetos di odi Damala E gt Objetos a Adicionar da Galeria a Bo Bot o de import a o on line Figura 5 Janela de adi o de Objetos Onde Galerias de Objetos Os objetos no ModeLab s o separados por galerias cada uma com um tema diferente permitido ao usu rio adicionar galerias de acordo com a necessidade Objetos da Galeria S o aqueles objetos que pertencem galeria selecionada O ModeLab tamb m permite que o usu rio adicione objetos s galerias conforme a necessidade Objeto Escolhido Mostra qual o objeto ser adicionado ao modelo Inicialmente o objeto recebe um nome padr o mas pode ser renomeado nesta janela ou posteriormente no Editor de Objetos Bot es de Manipula o de Objetos a Adicionar S o bot es que permitem adicionar um objeto galeria importar uma imagem de um arquivo exportar a imagem do objeto selecionado colar uma imagem da rea de transfer ncia para o local onde se situa o objeto escolhido e editar o objeto escolhido conforme a necessidade Bot o de importa o on line Permite que o usu rio importe novos objetos e galerias atrav s da Internet Tamb m poss vel acessar as op es de edi o de objetos clicando com o bot o direito do mouse sobre a Listagem de Objetos Apagador Mostrado na Figura 6 permite apagar os objetos na grade de visualiza o As formas de se apagar os objetos s o somente atores somente cen rios ou os dois ao
368. sta e um 1 respondeu de forma incorreta Outra combina o de resposta observada no Diagrama 01 foi INt COS ou seja tais alunos responderam os dois questionamentos da seguinte forma a primeira resposta foi formulada incorretamente por outro lado o segundo questionamento levou em considera o a movimenta o das cargas justificando as a partir da observ ncia das configura es uniformes dos campos el tricos no fio met lico Tal combina o de respostas foi utilizada por dois 2 educandos sendo que na avalia o trimestral um 1 estudante respondeu incorretamente a situa o problema e o outro aluno respondeu corretamente As combina es IN1 CO2 IN1 CO5 e CO2Z IN1 foram observadas como combina es de respostas no roteiro de atividades uma 1 vez cada Tais combina es de respostas levam em considera o respectivamente a primeira resposta como sendo incorreta e a segunda como resultado da movimenta o das cargas refor ando que os movimentos observados formam corrente consideram tamb m a primeira resposta sendo incorreta para depois considerar as movimenta es das cargas como sendo o resultado da a o de uma for a que empurra as part culas para um lado s e 108 Cap tulo V Analise de Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Qualitativa do Conte do consideram ainda os movimentos das cargas enfatizando que os mesmos n o formam uma co
369. sualiza es Computacionais no Ensino Aprendizagem de Ci ncias no Brasil nos ltimos Quinze anos Cat Descri o da Categoria N amp Artigos que s o exemplares de aplica es do computador atrav s dos 20 1 Softwares Ambientes de Modelagem Computacional como discutido no o Cap tulo Il em atividades de Ensino Aprendizagem de conte dos 29 41 re sai A o espec ficos de F sica no contexto educacional Artigos que apresentam poss veis usos do computador atrav s de 13 2 Softwares Ambientes de Modelagem Computacional em atividades de o Ensino Aprendizagem de conte dos espec ficos de F sica por m n o 19 11 relatam aplica es desse ferramental no contexto educacional j Artigos que s o exemplares de aplica es do computador atrav s de 6 3 Softwares que n o s o especificamente Ambientes de Modelagem o Computacionais em atividades de Ensino Aprendizagem de conte dos 8 82 re P O o espec ficos de Sa rs Artigos que s o exemplares de poss veis usos do computador atrav s de Softwares que n o s o especificamente Ambientes de Modelagem 13 4 Computacionais em atividades de Ensino Aprendizagem de conte dos ou espec ficos de F sica por m n o relatam aplica es desse ferramental no 19 11 Contexto educacional mes Artigos que s o exemplares de aplica es no contexto educacional do computador atrav s do uso de Softwares de coleta aquisi o de dados a 2 5 partir
370. t fico baseado em descri es e analises qualitativas de teorias amp modelos cient ficos e que possam ser modelados computacionalmente para se visualizar fen menos f sicos por exemplo efeito foto el trico dom nios magn ticos processos de fus o e fiss o nucleares entre outros Por outro lado fora do contexto das visualiza es din micas ou est ticas promovidas pelos modelos computacionais como por exemplo na perspectiva de atividades apenas escritas parece que necess rio propiciar outras estrat gias para que os desempenhos em atividades dessa natureza tenham uma perspectiva parecida ou igual quando comparada com as que possuem aporte computacional Comparando se os resultados parece necess rio repensar os formatos tradicionais de avalia o escrita ainda praticados em nossas escolas Nessa dire o cabe destacar que na avalia o trimestral promovida posteriormente observou se que 68 e 25 34 dos estudantes mantiveram os acertos na avalia o trimestral nas quest es de movimenta o de el trons e configura es de campos em condutores met licos respectivamente O que mostra que as visualiza es dos fen menos pelos educandos possuem potencial para propiciar aos mesmos um melhor desempenho em descrever e justificar processos din micos microsc picos da natureza quando comparado por exemplo a situa es onde tal artif cio visual n o se faz presente Talvez as diferen as quantitativas amp qua
371. ta es dos Campos El tricos Atividade com Modelagem Computacional Expositiva AMCE Representa o Totalmente Correta 41 ou 54 66 Representa o Parcialmente Correta 310u 41 34 Representa o Incorreta 3 ou 4 Dos 31 alunos que fizeram representa es parcialmente corretas do campo 16 deles representaram tais campos no fio submetido diferen a de potencial de forma uniforme com a dire o correta por m com o sentido invertido em rela o ao modelo simulado Como foi destacado no Cap tulo Il uma das vantagens em atividades escolares baseadas no uso de modelos computacionais a capacidade que tal ferramental tem para contrapor os conhecimentos pr vios que os alunos possuem sobre determinados fen menos naturais e sociais Nessa dire o Normam 1983 apontou pelo menos duas caracter sticas deficit rias desses conhecimentos pr vios os quais ele denomina de modelos mentais s o eles 1 Os modelos mentais s o incompletos e 2 A habilidade das pessoas em dinamizar tais modelos s o severamente limitadas 194 Cap tulo IX Conclus es Finais Por m levando se em considera o que muitos fen menos f sicos n o possuem a propriedade de serem observados a olho nu possuem explica es baseadas em estruturas microsc picas como por exemplo tomos el trons e part culas subat micas em geral ou ainda em estruturas matem ticas abstratas como vetores campos escalares e tantas outras pode se
372. ta levando em considera o apenas s caracter sticas de configura o de campo el trico observadas nas simula es e visualiza es computacionais sendo que no primeiro caso as configura es s o desordenadas e no segundo caso tais configura es s o ordenadas Para a categoria CO2 as respostas se referem tamb m sobre o fato da configura o dos campos el tricos no interior do condutor met lico serem na mesma dire o todas para o mesmo lado e uniformes por m enfatizando que essas caracter sticas de configura o de campo fazem com que os el trons se desloquem para o mesmo lado Nesse sentido as argumenta es s o por exemplo os el trons v o para uma dire o s movimento ordenado v o para o mesmo lado sempre estar o na mesma dire o dentre outras Essa estrutura de resposta foi utilizada por dez 10 estudantes ou seja aproximadamente 13 34 Tal categoria tamb m similar estrutura de resposta CO2 sendo que no primeiro caso o movimento desordenado e no segundo caso o movimento ordenado Para a categoria CO3 observou se uma nica resposta Tal resposta foi estruturada pelo estudante a partir das configura es dos campos el tricos observadas nos dois ltimos modelos em compara o aos dois primeiros modelos computacionais Nesse sentido argumentou se que o campo el trico uniforme est na mesma dire o e na situa o anterior o campo era aleat rio indo em v rias dire
373. ta tr s 3 indica que o c lculo foi efetuado at a montagem da regra de tr s para se transformar o n mero m dio de el trons em n mero m dio de carga por m sem a efetiva o desse c lculo e por fim a nota dois 2 indica que os procedimentos foram realizados at se encontrar o n mero m dio de el trons que passaram pelo metal Assim nas atividades baseadas em simula es e produ o de dados num ricos gerados nos modelos computacionais pode se observar que os educandos conseguiram desenvolve las de forma satisfat ria ou esperada conseguindo em sua quase totalidade realizar todos os procedimentos de c lculos necess rios para se calcular a corrente el trica m dia simulada Na segunda parte das atividades escolares Avalia o Trimestral AT os educandos em sua maioria n o mostraram o mesmo desempenho para desenvolverem os procedimentos matem ticos necess rios para efetuar os c lculos de uma corrente el trica m dia como proposto pela quest o 02 Anexo 184 Cap tulo IX Conclus es Finais Nesse sentido importante destacar que dos setenta 70 alunos que inicialmente obtiveram nota m xima na ACME apenas onze 11 ou aproximadamente 14 67 deles mantiveram tais desempenhos Assim para os outros cinquenta e nove 59 educandos 78 66 deles suas notas tiveram decr scimo sendo que cinco 5 dois 2 vinte e dois 22 dezoito 18 e doze 12 estudantes diminu ram seus desempenhos para q
374. tabelas relacionadas s atividades com modelagem computacional Por outro lado pode se estabelecer uma rela o entre as categorias consideradas incorretas ou inesperadas das tabelas 09 10 e 11 Tais rela es s o IN1 e IN2 possuem correspond ncia completa com as categorias IN1 e IN1 pois descrevem as movimenta es das cargas e n o as caracter sticas das configura es dos campos as categorias INS e IN4 possuem rela o mais pr xima com as categorias IN2 e IN2 pois s o respostas err neas que parecem n o levar em considera o as simula es feitas com os modelos computacionais nas atividades escolares e por fim a categoria INS relacionada com a categoria IN3 pois s o categorias de respostas em branco Assim na categoria CO1 foram reunidas todas as respostas completas que versavam sobre a diferen a nas configura es de campos nos dois fios met licos sem e com voltagem Tais respostas utilizavam como argumenta o por exemplo que os vetores de campos el tricos possui apenas um nico sentido fixa em uma dire o ordenado uniforme dentre outras caracterizando assim as configura es desses campos no fio com DDP Para se caracterizar as configura es dos vetores no fio sem tens o foram utilizados termos como aleat rio n o tem ordem aponta para dire es diferentes n o uniforme dentre outras respostas Tal categoria foi 129 Cap tulo VI An li
375. tados num ricos gerados pelo modelo computacional em tempo real ganham maior significado ou potencialidade quando comparados por exemplo a n meros e tabelas onde os dados num ricos n o s o produzidos e s o simplesmente apresentados aos educandos muitas vezes fora de contexto Outras explica es plaus veis para uma queda t o abrupta de desempenho entre as duas atividades s o 1 Aux lio do professor nas atividades com modelagem fato que n o ocorreu na avalia o trimestral e tamb m 2 Poss vel falta de pr requisitos dos educandos para desenvolver conte dos com abordagens quantitativas em F sica de forma individual destacado por Magalh es et al 2002 importante ressaltar ainda que outra poss vel explica o para os resultados relatados na Tabela 19 possa ser atribu da tamb m as diferen as inerentes que tais atividades possuem pois a primeira pautada no uso de simula es com produ o de dado num rico em tempo real atrav s de modelos computacionais para se trabalhar quantitativamente o c lculo da corrente el trica m dia e a segunda propositalmente baseada na primeira em um formato tradicional de avalia o escolar sem produ o de dados num ricos Especificamente nessa parte das atividades observa se na Tabela 19 que 70 ou 93 34 5 ou 6 66 e O alunos obtiveram notas m ximas 5 entre 4 e 1 amp O respectivamente perfazendo assim um m dia geral de 4 84 Por outro lado ap
376. tais fen menos o que pode propiciar uma forma alternativa de abordar tais conte dos curriculares A partir da defini o dos temas de interesse para a realiza o das Atividades IV amp V a amostra ficou automaticamente definida pois esses assuntos pertencem ao curr culo de F sica trabalhado tradicionalmente com turmas do 3 ano s amp 1 ano s do Ensino M dio respectivamente Na escola onde essa atividade foi realizada existiam dez 10 turmas de Ensino M dio sendo que desse total tr s 3 eram de 3 Anos e quatro 4 eram de 1 Anos dessa forma essas investiga es foram feitas com essas turmas Diferentemente das Atividades Il e Ill essas atividades foram divididas em duas fases a saber desenvolvimento pelos estudantes individualmente Atividade IV ou em duplas Atividade V do roteiro de atividades atrav s de simula es e visualiza es computacionais e posteriormente realiza o de Avalia es Trimestrais de forma individual Tal divis o ocorreu pelo fato de que nas duas ltimas atividades o objetivo foi acompanhar os desempenhos dos estudantes tanto nas atividades com modelagem computacional quanto nas avalia es trimestrais objetivo este 77 Cap tulo IV Concep o do Estudo que n o fazia parte das Atividades II amp IIl pois elas priorizavam apenas o desempenho dos alunos com a modelagem computacional As estrutura es dessas Atividades IV amp V em duas fases podem ser
377. tassem as configura es dos vetores campos el trico sem o com diferen a de potencial Tais representa es se constitu am como a terceira tarefa das quest es supramencionadas Como pode se observou no Diagrama 02 do Cap tulo VI nos ndices sobrescritos entre colchetes tem se que quarenta e um 41 ou aproximadamente 54 66 representaram de forma totalmente correta os vetores sem o com diferen a de potencial trinta e um 31 alunos ou 41 34 fizeram representa es dos vetores de campo de forma correta em pelos menos uma das quest es e tr s 3 ou apenas 4 dos educandos n o conseguiu representar ou representaram de forma incorreta tais campos nas duas situa es Em rela o aos trinta e um 31 alunos que fizeram uma das representa es corretas e outra incorreta encontram se dezesseis 16 educandos ou 21 34 que possuem como ndices sobrescritos no Diagrama 02 a combina o 1 5 ou seja a primeira representa o sem tens o os campos foram desenhados aleatoriamente ou desordenadas e na segunda representa o agora com diferen a de potencial DDP esses campos foram constru dos ordenadamente com a dire o correta por m com o sentido invertido nesse caso da esquerda para a direita quando o correto seria da direita para a esquerda Dessa forma pode se supor que talvez tais estudantes conseguiram observar as diferen as entre os campos no interior do condutor met lico sem e com DDP de forma corr
378. te estudar como ele foi criado sem a necessidade de abri lo no ModeLab 4 Refer ncias GOMES T amp FERRACIOLI L 2006 A investiga o da constru o de modelos no estudo de um t pico de F sica utilizando um ambiente de modelagem computacional qualitativo Revista Brasileira de Ensino de F sica v 28 n 4 p 453 461 GOMES T FERRACIOLI L amp SILVA R M A 2006 A model of velocity distribution of a river based on a Qualitative Computer Modelling Environment In Proceedings from Applied and Modelling Simulation 2006 B zios RJ Brasil OGBORN J 1999 Modeling Clay for Thinking and Learning In W Feurzeig e N Roberts Eds Modeling and Simulation in Science and Mathematics Education Springer Verlag New York SILVA R M A GOMES T amp FERRACIOLI L 2006 ModeLab Um Ambiente de Modelagem Qualitativa e Cria o de Jogos Em Anais do V Simp sio Brasileiro de Jogos Computacionais e Entretenimento Digital Recife PE www modelab org ModeLab Laborat rio de Tecnologias Interativas Aplicadas Modelagem Cognitiva www modelab org Financiamento CNPq Apoio CS Ed FACITEC Anexo B Roteiro de Atividades sobre o Tema Corrente El trica Ap ndice B Roteiro de Atividades Sobre o Tema Correntes El tricas Nome S rie Visualizando e Calculando a Corrente El trica a Partir de Um Experimento Virtual no Computador 1 Introdu o Nessa atividade ser realizado a visualiza o e
379. tem dire es e sentidos aleat rios MOVIMENTO ALEAT RIO B1 O segundo modelo computacional representado parcialmente na Figura B1 se aproxima de uma situa o real pois no interior do fio met lico v rios el trons se movimentavam de forma aleat ria A Figura B2 representa o Campo El trico E no fio met lico esse campo tem dire es e sentidos aleat rios CATEGORIAS DAS RESPOSTAS COT Sim por que o campo el trico a cada hora est numa dire o ou posi o diferente aleat rio a cada ponto aponta para uma dire o diferente desordenado n o uniforme n o ficam na mesma dire o gerados pelas cargas do pr prio material do fio mudam constantemente de dire o porque ele n o est submetido diferen a de potencial el trico em seus extremos tem dire es opostas tem v rias dire es CO Sim por que o campo el trico a cada ponto est direcionado a um ponto diferente aleat rio a cada instante a dire o do campo diferente em cada parte do fio muda de dire o aleat rio e n o forma uma DDP e assim n o d para fazer os el trons se deslocarem para o mesmo lugar faz com que os el trons fiquem desordenados n o tem como fazer um movimento ordenado os el trons n o ir o para uma mesma dire o ou seja o movimento ser aleat rio eles n o conseguem formar uma corrente el trica os el trons n o tem um sentido nico CO3 Sim porque o campo el trico faz com que
380. tes entre 15 anos e tr s meses e 16 anos e dois meses de idade para serem avaliados em tr s reas do conhecimento Leitura Matem tica e Ci ncias Esse fato no atual cen rio educacional brasileiro n o causa espanto pois o que se observa empiricamente na maioria das escolas de ensino b sico com raras exce es um ensino pautado quase que exclusivamente no uso dos livros did ticos e dos pinc is para quadro branco contrapondo a premente demanda de integra o de laborat rios de ci ncias e metodologias inovadoras de ensino e aprendizagem ainda pouco encontrada no cotidiano escolar E claro que o livro did tico ainda se constitui como base para o ensino em qualquer sistema educacional por m n o se pode desprezar o fato de que na atualidade os jovens vivem em uma cultura onde imagens aliadas aos recursos audiovisuais e tecnol gicos t m grande apelo visual Segundo Aranha 2003 A universaliza o da imagem n o se restringe ao mundo do lazer e do entretenimento mas d origem a outra forma de pensar distante do saber tradicional em que as informa es derivam mais da transmiss o oral ou da escrita ARANHA 2003 p 235 Contudo na dimens o educacional n o desej vel que essa perspectiva seja um fim em si mesma Ou seja o seu uso deve ocorrer paralelamente transmiss o oral e escrita no contexto da escola pois de outra forma pode se incorrer no risco de adornar a informa o sem necessariament
381. to Escolha um efeto e testeo Lista dos Atores Lista dos Cen rios do Modelo do Modelo Efeito Figura 14 Processo de Cria o de Regras Passo 3 Finalmente clicando se em avan ar surge uma ltima janela onde poss vel nomear a regra Ela mostrada na Figura 15 Adicionar uma Regra Finalizando a regra Clique em Finalizar para concluir a regra A Cria o da regra foi conclu da regra est correta por m para que a mesma funcione corretamente observe a prioridade da mesma e o tipo de teste do objeto Nome da Regra Anda Modelling Laboratory lt Voltar Finalizar Cancelar Figura 15 Finaliza o do processo de cria o de regras 2 4 2 G s confinado em um recipiente 2 4 2 1 Cria o de Regras Agora podemos criar as regras para o nosso modelo em quest o de um g s confinado em um recipiente apenas o objeto Part cula possui regras assim selecione este Ator no Painel dos Objetos v ao painel das regras e clique no bot o de adi o de regras indicado pelo n mero 2 na Figura 29 e Regras 1 se Part cula ao lado de local vazio ent o Part cula se move aleatoriamente 2 se Part cula bate em Part cula ent o elas trocam de dire o entre si 3 se Part cula bate em Parede ent o ela muda a dire o de acordo com o ngulo de incid ncia e Regras no contexto do ModeLab Passo1 Passo2 Passo3 Part cula ao lado de sem ator Muda posi o de Part cula Part cul
382. to na resolu o dos c lculos propostos Assim em estudos posteriores adotando a mesma metodologia de m dulos educacionais pode se pensar na possibilidade do professor ponderar sobre como auxiliar tais educandos por m sem fazer com que os mesmos percam o engajamento necess rio para realizar os procedimentos de c lculos por eles mesmos Contudo necess rio investigar de forma mais detalhada tal evento pois essa primeira hip tese pode n o explicar completamente essa queda de nota t o acentuada para esses doze 12 alunos Ainda na perspectiva dos alunos que diminu ram suas notas de Desempenhos temos que quarenta e sete 47 alunos tamb m o fizeram a partir da nota m xima de cinco 5 Desse total tem se que dezoito 18 educandos diminu ram para a nota um 1 o que evid ncia que na AT tais alunos desenvolveram apenas a soma da quantidade de el trons que haviam passado pela se o transversal do metal em quest o Para os vinte e dois 22 estudantes que tiveram suas notas diminu das para dois 2 pode se constatar que na AT tais educandos conseguiram desenvolver o c lculo da corrente m dia apenas at o c lculo do n mero m dio de el trons que passou pelo fio met lico Existem tamb m dois 2 alunos que diminu ram suas notas para tr s 148 Cap tulo VII An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Quantitativa do Conte do 3 e cinco 5 educandos que a diminu ram para 4
383. to no contexto escolar ao possibilitar que professores e alunos tenham a possibilidade de fazerem as simula es computacionais Passar se agora para a constru o do conceito de visualiza o computacional e como tal conceito pode ser aplicado dentro de atividades 42 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias estruturadas a partir do ferramental da computa o Nesse contexto importante resgatar segundo Gilbert 2010 Modelagem como um elemento na metodologia e modelos cient ficos como o resultado de modelagem s o os dois aspectos importantes da conduta da ci ncia e consequentemente da educa o cient fica O cap tulo est preocupado com as adversidades que os alunos enfrentam na compreens o dos tr s n veis em que os modelos podem ser representadas macro sub micro e simb lico e as rela es entre eles GILBERT 2010 p 3 nossa tradu o necess rio entender que a modelagem como processo de constru o de modelos al m de ser um importante aspecto da ci ncia tamb m o para a educa o em ci ncias Nesse cen rio existem dois desafios 1 fazer com que os estudantes tenham a percep o que os modelos podem ser representados em tr s n veis macrosc pico microsc pico amp simb lico e 2 entender quais as rela es entre essas representa es No contexto das ci ncias naturais mais especificamente das ci ncias qu micas Johnstone
384. tou cabendo aos professores um papel essencial na forma de rendibiliza o desses meios pedag gicos e aos alunos como bvio um esfor o efetivo de aprendizagem FIOLHAIS amp TRINDADE 2003 p 271 Assim apesar dos computadores ofertarem novas possibilidades de ensino e de aprendizagem e tamb m formas interativas de atividades ainda se faz necess ria uma investiga o em larga escala sobre as reais potencialidades que tal ferramental oferece para a abordagem de conte dos escolares em geral trabalho este que deve incluir tamb m o refletir sobre o papel do professor assim como do aluno ao longo de atividades escolares que envolvam a modelagem computacional Nesse sentido Dorneles et al 2006 em estudo sobre o uso do computador para a aprendizagem significativa de conceitos b sicos de circuitos el tricos estabelecem definem uma das possibilidades do uso do computador destacando A proposta did tica com o uso do computador associado ao conceito de modelagem computacional n o substitui as atividades experimentais mas pelo contr rio acrescenta outras situa es para que o aluno explore os conte dos em quest o DORNELES et al 2006 p 496 Dessa forma pode se argumentar que em muitas situa es uma nova abordagem de conte do tal como o da modelagem computacional pode oferecer novas possibilidades de ensino e tamb m de aprendizagem Assim n o se trata de substituir as formas tradicionais de abor
385. trons tamb m se movimentariam em dire es e sentidos distintos Essa estrutura de resposta foi observada para seis 6 alunos ou seja 8 dos educandos Na categoria CO4 as respostas foram estruturadas tamb m a partir das caracter sticas de movimenta o das cargas el tricas movimentos desordenados e n o ordenados justificando que tais movimenta es ocorrem pelo fato dos el trons n o estarem submetidos a uma diferen a de potencial DDP Tal estrutura de resposta foi formulada apenas por dois 2 alunos ou seja aproximadamente 2 66 deles As quatro 4 primeiras categorias de respostas podem ser classificadas como corretas pois todos esses estudantes responderam que nos modelos computacionais simulados e visualizados observam se caracter sticas para n o se formar uma corrente el trica Tais categorias de respostas usaram justificativas distintas para caracterizar porque no condutor met lico modelado as cargas n o formariam uma corrente el trica Essas argumenta es est o pautadas principalmente na observ ncia dos movimentos aleat rios ou desordenados dos el trons nas configura es aleat rias de campos el tricos e tamb m na aus ncia de diferen a de potencial Dessa forma um total sessenta e sete 67 alunos responderam corretamente a primeira quest o do roteiro de atividades ap s as simula es e visualiza es dos dois primeiros modelos ou seja aproximadamente 89 34 92 Cap tulo V
386. tua es propostas respostas com erros conceituais e que diferen am as duas situa es propostas e por fim resposta em branco De todas as vinte e quatro 24 combina es poss veis de respostas corretas para os dois questionamentos principais das quest es 01 amp 08 observou se que foram formuladas apenas quatorze 14 combina es Nesse sentido a combina o mais comum observada foi CO1 CO1 ou seja tais alunos responderam os dois questionamentos levando em considera o apenas a movimenta o dos el trons observados nas simula es e visualiza es computacionais Tal combina o de resposta foi utilizada por vinte e nove 29 educandos sendo que na avalia o trimestral oito 8 deles responderam incorretamente a situa o problema e vinte e um 21 responderam corretamente Outra combina o de resposta muito utilizada pelos alunos e que pode ser observada no Diagrama 01 foi CO1 CO3 ou seja tais estudantes responderam os dois questionamentos da seguinte forma primeiro levando em considera o apenas a movimenta o dos el trons e segundo observando a movimenta o das cargas justificando as a partir da observ ncia das configura es uniformes do campo el trico no fio met lico Tal combina o de respostas foi utilizada por doze 12 alunos sendo que na avalia o trimestral dois 2 deles responderam incorretamente a situa o problema e dez 10 a responderam de forma correta
387. ual ser abordada dentro desse contexto posteriormente A partir desse princ pio os autores definem modelagem computacional como sendo as atividades que proporcionam aos estudantes uma maior flexibilidade para a modifica o e cria o de objetos e regras de intera o e nesse caminho a modelagem computacional est relacionada de forma intr nseca com as atividades expressivas Por outro lado a simula o computacional classificada a partir dos modelos com regras pr definidas de intera o entre os objetos e o que eles abrangem onde os educandos podem fazer a manipula o ou modifica o dos Dentro do contexto de trabalho dos autores as palavras Simulation amp Modelling s o usadas para designar respectivamente os conceitos de simula o computacional e modelagem computacional assim ao longo do texto usar se essas duas denomina es e n o as suas tradu es livres simula o e modelagem 41 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias par metros por m sem mudar suas estruturas de intera o Dessa forma a simula o computacional est relacionada com as atividades de cunho explorat rio Para se definir os conceitos de simula o e visualiza o computacionais dentro da perspectiva desse trabalho ser usado como base o princ pio sugerido pelos autores ou seja relacionar os conceitos com as atividades que elas podem dar um melhor suporte Contudo o conce
388. uas notas diminu das acentuadamente ou seja do m ximo para o m nimo Continuando a an lise da Tabela 14 tem se na parte amarela o n mero total de onze 11 alunos mantiveram as mesmas notas de Desempenhos nas duas atividades escolares Esse total corresponde a aproximadamente 1 5 do total de 75 educandos que mantiveram as suas notas no valor m ximo de cinco 5 ou Seja para esses alunos o desenvolvimento quantitativo sobre o conte do de corrente el trica foi realizado de forma integral tanto na AMCE quanto na AT Na parte em azul do diagrama da Tabela 14 nota se que nenhum dos estudantes aumentou suas notas de seus Desempenhos entre as duas atividades 149 Cap tulo VII An lise dos Modelos Microsc picos de Corrente El trica Uma Abordagem Quantitativa do Conte do Observando se o conjunto dessa primeira an lise tem se que para os dois grupos de alunos a saber os que diminu ram e mantiveram suas notas de Desempenhos entre as duas atividades escolares existem duas tend ncias de varia es predominantes s o elas a diminuir as notas a partir de cinco 5 com cinquenta e nove 59 ou 78 66 dos alunos amp b mante las em cinco 5 com onze 11 ou 14 67 educandos Esses n meros totalizam setenta 70 educandos ou seja 93 33 Do restante de alunos apenas cinco 5 aproximadamente 6 67 deles n o foram inseridos em nenhuma dessas duas tend ncias por apresentarem flutua es de notas diversas Por fim
389. uatro 4 tr s 3 dois 2 um 1 e zero 0 respectivamente Vide Tabela 14 ou Diagrama 04 Nessa dire o observa se que um total sete 7 ou aproximadamente 9 33 dos educandos tiveram um pequeno decr scimo em suas notas evidenciando assim que os mesmos conseguiram desenvolver uma parte consider vel dos procedimentos matem ticos necess rios para efetivar os c lculos da corrente el trica m dia na AT Por outro lado os outros cinquenta e dois 52 ou 69 34 dos alunos tiveram decr scimo consider vel de desempenho o que evidencia que a maior parte deles conseguiu desenvolver apenas a parte inicial ou nenhum dos procedimentos matem ticos solicitados na AT para se calcular a corrente el trica m dia Por fim como se pode observar nos dados expostos nessa se o os educandos conseguiram um desempenho muito alto na primeira parte das atividades por m na AT observou se um decr scimo acentuado de notas para a maior parte deles Nesse sentido a m dia geral ou seja a soma de todas as notas dividida pelo n mero total de estudantes foi na AMCE de aproximadamente 4 84 e na AT 1 74 Contudo abordagens quantitativas de conte dos com modelos computacionais uma possibilidade real para o ensino de F sica que tem mostrado bons resultados de desempenho em atividades feitas em sala de aula com o aux lio do professor Por m se faz necess rio estabelecer investiga es para se proporcionar tamb m subs dios para
390. ucandos podem ser separados em duas partes a primeira relacionada s atividades feitas em sala de aula a partir das visualiza es computacionais AMCE e a segunda feita em m dia seis 6 dias depois na Avalia o Trimestral AT Inicialmente importante ressaltar que as visualiza es dos modelos computacionais parecem ter propiciado aos estudantes a constata o de que independente de se estabelecer uma corrente ou n o em um condutor met lico as cargas el tricas estar o sempre presentes em seu interior e superf cie Nessa dire o importante destacar que 100 dos alunos responderam de forma satisfat ria os dois primeiros questionamentos das quest es 01 amp 03 do Roteiro de Atividades Anexo B a saber se existem ou n o cargas el tricas no interior de um condutor sem e com tens o respectivamente vide Tabelas 05 amp 06 Contudo o foco principal dessas duas quest es supramencionadas era conduzir os estudantes a diferenciarem quando um condutor met lico est sendo percorrido por uma corrente el trica em compara o a quando este n o est sendo percorrido por corrente alguma Assim a partir das analises dos dados nota se que as visualiza es computacionais parecem ter propiciado aos estudantes na primeira parte das atividades escolares a capacidade para formularem Descri es amp Descri es com vJustificativas que diferenciam claramente as duas situa es em analise Tabelas 05 amp 06
391. udando Algumas Situa es Cotidianas 1 Introdu o Nessa atividade ser realizado um estudo sobre o movimento retil neo dos corpos vamos usar o computador para estudar a velocidade m dia de tr s autom veis uma moto um carro e um trem O objetivo dessa atividade entender esse conceito e propor solu es para alguns problemas pr ticos do nosso dia a dia 2 Apresenta o do Modelo Computacional Na tela do seu computador click duas vezes neste cone zJ Nesse momento ser aberto um programa como mostrado na Figura_01 Esse programa nos permitir estudar virtualmente o movimento dos autom veis na tela do computador D agho Eir Jreo mo s CREIO O s Editor de Alovos Con ios DEFE Figura_01 Layout da ferramenta Modelab2D Nesse programa chamado Modelab poss vel observar os tr s autom veis mostrados na Figura 02 que precisam se deslocar em um trajeto urbano no menor intervalo de tempo poss vel e assim chegar a um destino em comum O carro e a moto v o enfrentar tr nsito por outro lado o trem n o enfrenta nenhum tipo de tr nsito no seu caminho O deslocamento total que eles far o de 1200 metros de comprimento 1200 m 3 Problematiza o Um dos grandes problemas das capitais brasileiras o transporte urbano Por exemplo na grande Vit ria comum enfrentarmos tr nsitos intensos e at mesmo engarrafamentos em alguns trechos como na Avenida Fernando Ferrari
392. uisi o de Dados nas Escolas Brasileiras uma Possibilidade Real Revista Brasileira de Ensino de F sica v 31 n 4 4501 CAMILETTI G C 2001 A Modelagem Computacional Semi quantitativa no Estudo de T picos de Ci ncias Um Estudo Explorat rio com Estudantes Universit rios Disserta o Mestrado em F sica Programa de P s Gradua o em F sica da Universidade Federal do Esp rito Santo Vit ria ES CAMILETTI G amp FERRACIOLIL 2001 A Utiliza o da Modelagem Computacional Quantitativa no Aprendizado Explorat rio de F sica Caderno Catarinense de Ensino de F sica vol 18 n 2 p 214 228 agosto CAMILETTI G amp FERRACIOLIL 2002 A Utiliza o da Modelagem Computacional Semiquantitativa no Estudo do Sistema Mola Massa Revista Brasileira de Ensino de F sica vol 24 n 2 Junho 2002 CARDOSO S O O amp DICKMAN A G 2012 Simula o Computacional Aliada Teoria da Aprendizagem Significativa Uma Ferramenta para Ensino e Aprendizagem do Efeito Fotoel trico Cad Bras Ens F s v 29 n Especial 2 p 891 934 out COSTA S F 2004 Estat stica Aplicada Pesquisa em Educa o S rie Pesquisa em Educa o Plano Editora Bras lia DF 2004 80p CRESPO A A 2001 Estat stica F cil Editora Saraiva Av Marqu s de S o Vicente 1697 CEP 01139 904 Barra Funda S o Paulo SP 17 Edi o 3 Tiragem 2001 CUZINATTO R R amp MORAIS E M 2014 Software M
393. ulos educacionais s o constitu dos por modelos computacionais constru dos no ModeLab e possuem as fun es de promoverem simula es amp visualiza es din micas sobre diversos fen menos caracterizando dinamicamente as abordagens de conte dos espec ficos nas disciplinas em quest o e por fim dos roteiros de atividades que independentemente do formato das atividades Expositivo ou Explorat rio possuem a fun o primordial de direcionar as atividades durante as abordagens dos conte dos nos m dulos Tais roteiros foram estruturados em quatro se es a saber Introdu o onde s o apresentados os temas e os conceitos a serem estudados Apresenta o do Modelo Computacional que descreve de forma resumida o modelo computacional que os estudantes ir o visualizar e ou explorar Problematiza o onde se contextualiza o tema em estudo com exemplos do cotidiano e por fim Explorando o 67 Cap tulo IV Concep o do Estudo Modelo se o est onde o professor atividade expositiva ou os alunos atividade explorat ria utilizam o modelo computacional para o estudo dos conte dos espec ficos 4 5 2 Estrutura o da Investiga o Descri o do Software Ambiente de Modelagem Computacional ModeLab Apesar do ModeLab est descrito em detalhes no ap ndice A essa se o apresentar as principais caracter sticas desse software ferramenta computacional Nesse sentido tem se que ap s a finaliza o d
394. undos Figura 08 Visualiza o Parcial dos Modelos Computacionais do M dulo Educacional Sobre Corrente El trica Figura 09 Visualiza o Parcial do Modelo Computacional do M dulo Educacional Sobre Velocidade M dia Figura 10 Roteiro de Atividades Desenvolvido Pelos Alunos no M dulo Educacional Sobre Corrente El trica Figura 11 Parte da Avalia o Trimestral AT Aplicada em M dia 6 Dias ap s o Desenvolvido para o M dulo Educacional sobre Corrente El trica Figura 12 Roteiro de Atividades Desenvolvido para o M dulo Educacional Sobre Velocidade M dia Figura 13 Parte da Avalia o Trimestral AT Aplicada em M dia 4 5 Dias ap s o Desenvolvido para o M dulo Educacional sobre Movimento dos Corpos Figura 14 Representa o de Um Fio Met lico no ModeLab Figura 15 Representa o de Uma Pista Dupla e um Trilho de Trem no ModeLab Figura 16 Propostas de Representa o dos Modelos Computacionais amp Formas de Abordagens de Conte dos em F sica 55 65 68 71 72 73 76 76 78 79 81 82 136 144 189 LISTA DE TABELAS Tabela 01 Categorias Cat dos Artigos que versam sobre o uso do Computador Modelos Modelagem Softwares Ambientes de Modelagem Simula o amp Visualiza es Computacionais no Ensino Aprendizagem de Ci ncias no Brasil nos ltimos Quinze anos Tabela 02 Estrutura do Estudo Piloto Sobre a Inser o dos Processos de Ensino Aprendizagem de Ci ncias com Modelagem Comp
395. uniforme ao longo do tempo sendo que nos anos de 2003 2009 2010 2013 e 2014 n o foi observado trabalhos com o enfoque espec fico de tal categoria Como j era explicitado na Tabela 01 e agora tamb m no gr fico da Figura 02 o maior n mero de publica es se encontra catalogado nessa perspectiva ou seja h um maior esfor o em promover atividades de conte dos espec ficos de F sica pautados pelo uso de softwares ambientes modelagem prioritariamente educativos Em rela o Categoria 2 Cor verde tem se uma n o uniformidade da distribui o dessas pesquisas e consequentemente a n o promo o efetiva de uma discuss o continua sobre poss veis aplica es de atividades pautadas pelo ferramental computacional educativo Podem se observar ao longo desses quinze anos que foram publicados artigos nos anos de 2002 2005 2007 2009 2010 2011 e 2012 ou seja em menos da metade do per odo em quest o Na Categoria 3 Cor vermelha observa se um pequeno n mero de artigos publicados e consequentemente n o existe nenhuma uniformidade nessa categoria Nesse contexto poss vel observar que existe uma 1 publica o nos anos de 2001 2007 2012 e 2013 e duas 2 publica es em 2006 perfazendo assim um total de seis 6 artigos em quinze anos Dessa 56 Cap III Perspectivas do Atual Cen rio Sobre o Uso do Computador no Processo de Ensino Aprendizagem de F sica forma concluiu se que atividades de conte dos espec
396. unos 18 alunos restantes observa se que houve varia es diversas de notas mas para nenhum deles a nota foi m xima em nenhuma das duas atividades Para esse grupo temos educandos que diminu ram permaneceram ou aumentaram as notas entre as atividades Assim os Organogramas 07 08 amp 09 mostram respectivamente como foram essas varia es de notas para esse grupo de alunos Notas dos Alunos na AMCE Notas na AT OrganogramaoO 7 Estudantes que Diminu ram suas Notas Para 4 e O Entre as Duas Atividades Escolares Como pode ser observado no organograma acima oito alunos a saber 30 50 13 19 35 51 5 e 42 diminu ram suas notas para os valores de 4 ou O Para os pares desses estudantes temos que os desempenhos na AT s o respectivamente 9 9 9 7 9 9 9 e 4 Assim nota se que todos os parceiros de duplas desse grupo aumentaram suas notas entre as avalia es ou seja 173 Cap tulo VIII An lise do Modelo Macrosc pico de Velocidade M dia Uma Abordagem Quantitativa do Conte do nesse grupo de educandos na AT um dos estudantes aumentou a nota e o outro diminuiu No Organograma 08 mostrado abaixo est o explicitados os alunos que permaneceram com as mesmas notas entre as duas atividades por m com nota diferente de nove 9 Nesse sentido pode se observar que Notas dos Alunos na AMCE Notas na AT Organograma 08 Estudantes que Permaneceram com as Notas Para 7 4e O nas Dua
397. utacional no Ensino M dio Tabela 03 Organiza o da Atividade de Modelagem Expositiva Corrente El trica Tabela 04 Organiza o da Quinto Estudo Velocidade M dia Tabela 05 An lise das Atividades da Primeira Quest o do Roteiro de Atividades Tabela 06 Analise das Atividades da Terceira Quest o do Roteiro de Atividades Tabela 07 Analise das Atividades da Avalia o Trimestral Quest o 1 itema Tabela 08 Descri o Formal das Categorias de Respostas das Tabelas 05 06 amp 07 Tabela 09 Analise das Atividades da Segunda Quest o do Roteiro de Atividades Tabela 09 a Analise das Atividades da Segunda Quest o do Roteiro de Atividades Tabela 10 Analise das Atividades da Quarta Quest o do Roteiro de Atividades Tabela 10 a Analise das Atividades da Quarta Quest o do Roteiro de Atividades Tabela 11 Analise das Atividades da Avalia o Trimestral Quest o 1 item b Tabela 12 Descri o Formal das Categorias de Respostas Relatadas nas Tabelas09 10 amp 11 Tabela 13 Categorias de Representa es dos Campos El tricos das Tabelas 09 a amp 10 a Tabela 14 Tabela Cruzada com as Notas de Desempenhos e Frequ ncias de Notas de Desempenhos para os 75 Estudantes na AMCE e na AT Tabela 15 Tabela Cruzada com as Notas de Desempenhos e Frequ ncias de Notas de Desempenhos para os 114 Estudantes na AMCE e na AT Tabela 16 Resultados Finais de Desempenho dos Alunos em Rela o aos Estudos sobre a Defi
398. valia o Trimestral n o possui nenhuma parte referente s visualiza es e descri es de modelos computacionais e a Tabela 08 compila ao final da se o as defini es das categorias descritas e analisas nas tabelas 05 06 amp 07 Por fim importante destacar que em todas as tabelas a sigla CO a abreviatura de COrreta por outro lado a sigla IN abrevia a palavra INcorreta Na Tabela 05 da pr xima p gina no in cio de todas as categorias de respostas formuladas para a primeira quest o do roteiro de atividades poss vel observar que todos os estudantes responderam Sim para o primeiro questionamento qual seja Existem cargas el tricas no interior do fio met lico Nesse sentido poss vel constatar que os educandos observaram atrav s das simula es amp visualiza es computacionais ou atrav s do fato dessa resposta n o poder ser negativa que os el trons existem no interior do condutor met lico mesmo se esse n o tiver sendo percorrido por uma corrente el trica Em rela o ao segundo questionamento Por que essas cargas n o formam uma corrente el trica Foco principal de analise da tabela poss vel perceber que as respostas dos setenta e cinco 75 estudantes puderam ser agrupadas em cinco 5 categorias distintas denominadas de CO1 COZ COS CO4 e IN1 respectivamente O n mero 5 sobrescrito nas categorias significa que todas elas pertencem a Tabela 05 tal procedimento ser adotado t
399. ves wearing them Models are selected as possessing some idealized human characteristics these characteristics change from time to time but are always ideals such as slimness height skin colour insouciance etc 28 Cap tulo II Computadores Ci ncias amp Ensino Aprendigagem de Ci ncias tempos em tempos por m s o sempre idealizadas Nesse aspecto a defini o de modelo no mundo da moda tem a tend ncia de se aproximar mais do que se distanciar quando comparado ao seu uso nas ci ncias pois na pr tica cient fica os modelos tamb m apresentam idealiza es que mudam de tempos em tempos por m s o sempre ideais No cen rio de investiga o da presente pesquisa o uso da palavra modelo est inserido em um contexto Cient fico Tecnol gico Educacional e nesse mbito a defini o utilizada a de que um modelo pode ser definido como a representa o de uma ideia um objeto um evento um processo ou um sistema Boulter amp Gilbert 1998 ou seja a palavra ideia central utilizada para se definir um modelo representa o Essa defini o pode evoluir em dire o ao entendimento de modelos tanto como representa es concretas tais como um objeto uma maquete um prot tipo ou um sistema f sico quanto ao entendimento de modelos como representa es abstratas tais como um pensamento uma ideia um evento ou um processo Nesse sentido pode se observar que tais modelos podem abranger desde um simp
400. vidas na pesquisa n o apresentaram pr requisitos em matem tica para o estudo do t pico proposto Dessa forma foi necess rio que os professores de F sica complementassem tal conhecimento em suas aulas Contudo os autores destacam que Com uso do software SAM os alunos se sentem motivados a analisar o mundo real atrav s do programa fazendo dessa forma que tal tecnologia pode se constituir como uma ferramenta de aquisi o de conhecimento para os alunos MAGALH ES et al 2002 p 101 Assim para esses autores apesar de muitas vezes os alunos n o apresentarem os pr requisitos matem ticos necess rios para o estudo de temas espec ficos em F sica o uso de softwares podem mesmo assim gerar em tais educandos motiva o para o engajamento nas atividades e temas espec ficos da disciplina nesse caso o Movimento dos Corpos Em uma abordagem hist rico conceitual Fiolhais amp Trindade 2003 destacam que o uso do computador no ambiente escolar pode entre outras coisas diversificar tanto as estrat gias did ticas para os professores quanto s possibilidades de aprendizagem para os alunos Especificamente as formas interativas de utiliza o dessas tecnologias parecem promissoras para o ensino de ci ncias Tais autores destacam tamb m que o real estudo sobre efic cia dessas tecnologias permanece em larga escala ainda por fazer E por fim pontuam que Naturalmente que as tecnologias por si n o bastam nunca bas
401. visualizadas nas Tabelas 03 amp 04 respectivamente toda sua realiza o foram feitas durante hor rios regulares de aula da escola Na Atividade IV o roteiro de atividades foi estruturado junto com o modelo computacional na perspectiva Expositiva com as atividades sendo realizadas nas salas de aulas pelas turmas de 3 Anos individualmente de forma que os alunos utilizassem o roteiro de atividades a partir das simula es e visualiza es dos modelos computacionais O tempo total gasto para a realiza o da atividade foi de 55 minutos sendo que em m dia foram gastos 10 minutos no Momentos 1 leitura e explica o das tr s primeiras se es do roteiro pelo professor e 35 minutos no MomentoZ simula es visualiza es descri es interpreta es produ o de dados e manipula o matem tica dos dados produzidos pelos alunos e 10 minutos Momento 3 interpreta o dos resultados e considera es finais A porte das duas primeiras simula es responda no quadro absixo Tistem cargas el tricas no Nome S rio ir do o mei Porque essas cargas n o formam derme rente el trica Visualizando e Calculando a Corrente El trica a Partir de Um Experimento Virtual no Computador 5 Agora poli el tnca m dia que passou pelo fio met lico na ltima simula o us o a o da maira p gina desse roteiro amp embrando sr lt aj TEN conceito cientifico de Ee do co 5 responda Existe campo el trico no int
402. vo com o nome gas recipiente mdl2 O passo seguinte inserir os objetos que far o parte do modelo do sistema a ser estudado Para isso selecione a aba dos Atores e clique no bot o indicado pelo n mero 1 na Figura 8 Selecione uma imagem que represente Ator Part cula e d esse nome a ele Figura 8 Arquivo vazio do ModeLab Agora adicione um outro Ator que possa representar uma parede Repita o procedimento da mesma forma como foi feito para o objeto Part cula O pr ximo passo do seu modelo criar as regras para cada objeto Isto feito no Editor de Regras Editor de Regras O Editor de Regras mostrado na Figura 9 ii Editor de Regras 69 1 Comer 80 Q 2 Move 100 Bamape Listagem das Probabilidade Regras Bot es de z Manipula o gt E A TH Testar Tee Modos de Teste Figura 9 Editor de Regras Onde Listagem das Regras Onde ficam listadas as regras criadas pelo usu rio A listagem mostra as regras pertencentes so objeto www modelab org ModeLab Modelling Laboratory 9 selecionado no Editor de Objetos Bot es de manipula o Permitem manipular a listagem das regras adicionando removendo editando e re posicionando regras Barra de probabilidade Permite estabelecer uma probabilidade a cada regra criada Esta probabilidade associada a uma chance da regra ser executada Modos de teste Permite ao usu rio escolher como
403. xecutar a regra No outro caso Escolha Aleat ria o ambiente faz a escolha sem levar em conta a vizinhan a selecionada pelo usu rio Configura es Configura es Selecione o que quer configurar 9 Geral Avan adas C Gr ficos m Compress o EM Exibi o R MACA N vel de compress o M xima Conta e Seleciona Algoritmo de Sele o de Vizinhos N mero de Retrocessos O Habilitar sele o de vizinhos 4 Habilitar nomea o de regra 0K Cancelar Aplicar Figura 31 Configura es Avan adas do ModeLab e Sair Fecha o modelo e sai do ambiente de modelagem ModeLab 2 6 2 Exibir Permite que o usu rio selecione para exibi o apenas as ferramentas que necessite utilizar nas diversas modalidades de atividades de modelagem Assim poss vel mostrar esconder as seguintes ferramentas e Barra de ferramentas e Barra de desenho e Editor de regras e Editor de Atores Cen rios e Area de Modelagem esquerda e Apagador e Dire es e An lises Gr ficas 2 6 3 Janela Como o ModeLab permite a cria o edi o an lise de mais de um modelo ao mesmo tempo poss vel organizar as janelas de cada modelo utilizando estas op es e Cascata e Alinhar verticalmente e Alinhar horizontalmente e Minimizar todas e Pr xima e Anterior e Fechar e Fechar todas 2 6 4 Ajuda Fornece ao usu rio informa es sobre o Ambiente de Modelagem ModeLab e so

A utilização da modelagem computacional no processo de

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