O Uso de Mapas Conceituais e Realidade Virtual para o Ensino de Física no Ensino Médio

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## O USO DE MAPAS CONCEITUAIS E REALIDADE VIRTUAL PARA O ENSINO DE FÍSICA NO ENSINO MÉDIO

Paula Teixeira Nakamoto [paulanakamoto@bol.com.br] 1

*Eduardo Kojy Takahashi [ektakahashi@ufu.br] 2 Elise Barbosa Mendes [elise@ufu.br] 3 Alexandre Cardoso [alexandre@ufu.br] 1 Edgard Lamounier Júnior [lamounier@ufu.br] 1

1 Faculdade de Engenharia Elétrica - Universidade Federal de Uberlândia

2 Faculdade de Física - Universidade Federal de Uberlândia 3 Faculdade de Letras - Universidade Federal de Uberlândia Av. João Naves de Ávila, 2160 - C.P. 593 - CEP 38400-902 - Uberlândia - MG - Brasil

Nos últimos anos, a tecnologia de Realidade Virtual (RV) 1-3 tem sido amplamente utilizada nas mais diferentes áreas do conhecimento. Esse substancial progresso pode ser observado nas diversas conferências e publicações técnico-científicas, particularmente, relacionadas ao uso de RV na educação, pesquisa, treinamento, negócios, lazer, etc. De fato, a Realidade Virtual é considerada, atualmente, como uma área de pesquisa com muitas perspectivas futuras. Ambientes virtuais de fácil entendimento, acoplados a processos educativos, motiva um aluno com a possibilidade de visualizar, interagir e vivenciar experiências que só poderiam ser feitas em laboratório, catalisando o processo de ensino e aprendizagem. A possibilidade de imersão, de sensação de realidade do usuário, potencializa um significativo aprendizado. Esse trabalho apresenta um sistema chamado Laboratório Virtual de Física (LVF), destinado a alunos do Ensino Médio. A motivação desse trabalho diz respeito ao pequeno acesso que esses alunos possuem a laboratórios de tal disciplina em suas escolas. Utilizando técnicas de RV, baseadas na tecnologia da Internet, o sistema simula um ambiente virtual para experimentos físicos, a baixo custo computacional e financeiro. Esse trabalho destaca a estratégia de desenvolvimento e organização do sistema e apresenta, como estudo de caso, uma aplicação do laboratório na criação e análise de circuitos elétricos. Será apresentado um sistema protótipo que explora o uso de técnicas de RV e processos pedagógicos, resultado de um projeto multidisciplinar, que apresentou uma boa simulação de um laboratório de Física real, devido a modelagem suportadas pela técnicas de RV exploradas. Além disso, ao explorar tais técnicas baseadas na arquitetura Internet, garante-se que o laboratório desenvolvido poderá ser acessado de maneira pública, universal e de baixo custo. Isso contribui como uma ferramenta de apoio para as escolas e alunos que não têm acesso a laboratórios de F ísica instalados. Além disso, para garantir um ambiente com características pedagógicas sustentáveis, o paradigma de Mapas Conceituais 4-6 foi utilizado para ajudar o aluno a se organizar, e se adaptar aos conceitos trabalhados. Os Mapas Conceituais são utilizados para auxiliar a organização e distribuição dos conceitos relacionados aos conteúdos a serem desenvolvidos. Essa estrutura é composta de diferenciações progressivas, reconciliações integrativas e ligações proposicionais. Desse modo, o mapa oferece a os estudantes uma visão entre as partes e o todo conceitual, bem como uma estrutura de redes semânticas, oferecendo, assim, a possibilidade de estratégias para o gerenciamento da aprendizagem, tais como: verificar erros conceituais, observar qual o conhecimento a priori necessário para a compreensão da nova informação e navegação conceitual. A proposta de trabalho dos Mapas Conceituais está baseada na idéia fundamental da Psicologia Cognitiva de Ausubel que 7 estabelece que a aprendizagem ocorre por assimilação de novos conceitos e proposições na estrutura cognitiva do aluno. Novas idéias e informações são aprendidas, na medida em que existam pontos de ancoragem. O uso de tecnologias, tais como a integração das linguagens VRML (Virtual Reality Modeling Language) 8 e Javascript, mostrou a capacidade do sistema LVF de simular fielmente a criação e análise de circuitos elétricos. O sistema é composto de documentos hipertexto que geralmente são construídos usando a "Hypertext Markup Language'' (HTML). O mundo virtual

- é construído com as linguagens VRML e JavaScript. O acesso a Web é permitido através do uso de um programa navegador ("web browser'') na Internet e de um plugin (Cosmo Player ou Cortona) para visualização dos mundos em Realidade Virtual. A simulação é d ividida em uma parte tutorial e em um ambiente de construção (ainda em fase de desenvolvimento). Como futura etapa será desenvolvido o módulo que permite ao usuário criar o circuito elétrico, o que permitirá uma maior extensão do grau de aprendizagem atingido pelos usuários. Além disso, outros conteúdos da Física, tais como, Ótica, Termodinâmica, Mecânica, etc. serão investigados em futuras implementações.

## Referências Bibliográficas

- [1] CARDOSO, A. LAMOUNIER, E. e TORI, R.: Sistema de Criação de Experiências de Física em Realidade Virtual para Educação a Distância - II Workshop Brasileiro de Realidade Virtual WRV'99, pp. 174-181, Marília, 1999
- [2] ELLIS R.S . What are Virtual Environments In: IEEE - Computer Graphics and Applications pp. 17-22, January 1994
- [3] Hamit, F Realidade Virtual e a Exploração do Espaço Cibernético . Berkeley, 1993.
- [4] SAOTOME, O. CUNHA, A.: Um Sistema Hipermídia Adaptativo para o Ensino de Engenharia Baseado em Mapas Conceituais. - COBENGE 2003, ITA.
- [5] Mapas Conceituais - Definições. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Disponível em (http://penta2.ufrgs.br/edutools/mapasconceituais/).
- [6] Cmap Tools - Disponível para Downloads em ( http://cmap.coginst.uwf.edu/download/ ).

[7] PELIZZARI, A. KRIEGL, M. BARON, M. Teoria da Aprendizagem Significativa Segundo AUSEBEL - PUC/PR - julho 2002

- [8] AMES, L. A., VRML Sourcebook, Second Edition - USA - 1997.