O USO DO COMPUTADOR COMO PROPOSTA DE APRIMORAMENTO NA APRENDIZAGEM DE TERMODINÂMICA

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## O USO DO COMPUTADOR COMO PROPOSTA DE APRIMORAMENTO NA APRENDIZAGEM DE TERMODINÂMICA

Harnye Del Nero a ( eynrah@yahoo.com.br)

Solange B. Fagan (sfagan@unifra.br) b

- a Centro Universitário Franciscano, UNIFRA, Rua dos Andradas, 1614, CEP: 97010-032, Santa Maria-RS
- b Centro Universitário Franciscano, UNIFRA, Rua dos Andradas, 1614, CEP: 97010-032, Santa Maria-RS

## RESUMO

É de comum consenso a existência de ferramentas que propiciam estratégias para tornar a aprendizagem mais eficaz, mas o estudo mais detalhado sobre sua real eficiência quanto a esse aprendizado ainda é uma incógnita. Por falta de uma análise aprofundada sobre o aproveitamento dessas técnicas é que se pretende estabelecer um estudo mais detalhado. Na busca por métodos que melhorem o aprendizado no ensino de física, pois os métodos atuais não conseguem atingir aos alunos plenamente, é que se busca o aperfeiçoamento da utilização de ferramentas mais próximas do cotidiano do aluno e que acompanham o desenvolvimento tecnológico de nossos dias. Por esse motivo, na necessidade de diversificar, adotar-se-á como proposta o uso do computador como uma estratégia de aprendizagem mais significativa que os modelos tradicionais de ensino. Buscamos neste trabalho analisar métodos, como por exemplo, o uso da internet e programas computacionais (jogos, simulações) que possibilitem aos alunos do ensino médio a construção e a busca de conceitos relacionados com a termodinâmica.

## INTRODUÇÃO

Devido a um alto grau de insatisfação, no aprendizado de física, tanto para alunos quanto professores, surge uma necessidade de se inovar, buscando alternativas que dêem ênfase ao aproveitamento do grande desempenho dos computadores de hoje, assim como a sua versatilidade, seja na simulação ou criação de modelos que apliquem diretamente conceitos básicos de que a Física como um todo carece. O enfoque dado será no ensino da Termodinâmica que necessita para a sua compreensão que o aluno tenha algumas habilidades e pré-requisitos mínimos para sua apropriação.

Com o advento dos computadores pessoais foi criado um marco divisório educacional. Sucessivamente apareceram sistemas operativos facilitadores, no qual a funcionalidade tornava esses meios informáticos mais difundidos. Na década de 80 houve avanços significativos com a criação de linguagens específicas que propiciaram ao aluno uma maior interação com a máquina. Um exemplo foi a linguagem Logo [1] que por muito tempo 'foi o único software educacional que permitia aos estudantes desenvolver atividades educacionais com o computador'.

Um outro avanço importante na aplicação da informática no ensino básico foi a criação e difusão da rede mundial de computadores (Internet) onde um número muito grande de informações chega até o aluno, mas, ao mesmo tempo têm-se um impasse quanto a filtragem de informações relevantes.

Deve-se ter claro, porém, que a utilização dessa ferramenta tecnológica visa: despertar a curiosidade e o interesse pela física, aprimorar a aprendizagem além de proporcionar a utilização dos meios tecnológicos disponíveis, fazendo com que o aluno seja um participante ativo na construção do conhecimento. Dentre as modalidades de utilização do computador, pode-se citar:

- (i) Aquisição de dados utilizando softwares específicos de forma que experimentos tenham seus dados analisados e tabulados [2];

- (ii) Modelagem e simulação, onde um modelo é criado e seus resultados são comparados a outros que possuem parâmetros diferenciados [3];
- (iii) Multimídia, a qual que tem a finalidade de associar a um texto, som e imagem, sendo que o aluno deverá tomar decisões respeitando o seu entender sobre o assunto, conseqüentemente fazendo uso do grande estímulo atual da memória visual [4];
- (iv) Realidade virtual que proporciona a interação entre máquina e homem, no instante em que o aluno é parte integrante do ambiente virtual [5];
- (v) Internet que de forma dirigida pode levar o aluno a pesquisas mais aprofundadas devido a grande variedade de informações disponíveis [6].

Feita essa descrição é de bom senso lembrar que o papel do professor é o de intermediador e conhecedor dos temas apresentados e das modalidades a que submeterá os alunos, disto dependerá fortemente o êxito dessas novas técnicas de ensino. Muitos estudos têm sido realizados no sentido de buscar o entendimento e a eficácia do uso dessas novas técnicas baseadas no uso do computador no processo ensino - aprendizagem [2-7].

Fazendo o uso dessas ferramentas ligadas ao uso do computador como intermediador de aprendizagem, pretende-se que o aluno construa seu conhecimento relacionado a um tema específico.

## Discussões e Conclusões

Neste trabalho propomos o uso dessas modalidades aplicadas ao estudo de conceitos e fenômenos de termodinâmica voltados ao ensino-aprendizagem de física de alunos do ensino médio. Para o entendimento das leis da termodinâmica é necessário o conhecimento completo sobre conceitos fundamentais de temperatura e calor [8-10]. Para entender o funcionamento de uma máquina térmica, utilizando ferramentas de modelagens, podemos simular as transferências de calor relacionadas com a variação da temperatura e energias do sistema, assim como, o significado da degradação de energia (S), e porque, este é, no mínimo, maior ou igual a zero (S ≥ 0) [10]. Pode-se também, construir graficamente, a partir dos resultados obtidos da modelagem, gráficos que representam o ciclo de Carnot, como mostra a Figura 1 (a), que relaciona o ciclo no diagrama P x V, ou de uma outra forma, Figura 1 (b), levando-se em conta a temperatura e a variação de sua entropia (S).

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Figura 1: (a) Representação do ciclo de Carnot no diagrama P x V, (b) Representação do ciclo de Carnot no diagrama T X S.

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Inicialmente aplicamos esses conceitos termodinâmicos básicos a alunos do ensino médio (os quais já tem conhecimentos teóricos), por meio de técnicas experimentais, associadas à problematização, avaliando as fontes de busca das respostas obtidas. O experimento utilizado (ver Figura 2) mostra o envolvimento de conceitos termodinâmicos, os quais são propostos em um questionário aos alunos [11]. A partir deste questionário o aluno buscou reflexões tanto em conteúdos de sala de aula assim como em fontes de pesquisa relacionados com Internet. Observamos que os alunos que responderam de forma rebuscada buscaram este conhecimento em fontes como Internet, livros, etc. onde não houve uma análise crítica da resposta por parte do aluno.

Entretanto, os alunos que responderam o questionário a partir de suas próprias concepções não atingiram a resposta esperada.

Figura 2: Experimento mostrando que o fluxo de energia por meio da lâmpada origina trabalho mecânico na hélice.

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Portanto, usar a Internet, assistida e filtrada pelo professor, soma-se a busca do conhecimento pois nesta o aluno pode buscar conceitos mais elaborados sobre os elementos e fenômenos envolvidos na física do calor. É importante proporcionar estímulo aos alunos por busca de conhecimento e suas relações com fatores vivenciados no seu cotidiano, pois essas questões, que na maioria das vezes, passam despercebidas, pela falta de modelos que possam evidenciar com clareza essa natureza e prejudicam o real entendimento sobre esses fenômenos.

Após a análise dos procedimentos aplicados aos alunos esperamos ter dado a estes subsídios para que possam compreender a aplicação prática da termodinâmica. A próxima etapa será buscar com os alunos propostas de novos experimentos baseados em termodinâmica, envolvendo simulações ou busca de dados a partir do computador.

- O método de aplicar técnicas de ensino - aprendizagem através do uso do computador como fonte de busca de conhecimento é uma proposta que visa aproximar o aluno da sua vivência diária e estimular sua independência e curiosidade na busca por conhecimento de fenômenos físicos.

## Referências

- [1] J. Valente, Logo Update 4, 18 (1995).
- [2] A. Champagne, L. Klopfer, J. Anderson, American Journal of Physics 48, 1074 (1980).
- [3] D. Riley, Computers &amp; Education 15, 255 (1990).
- [4] C. Santos, A. Borges, A. Ferrari, F. Ramos,'Programação assistida por computador: a experiência na Universidade de Aveiro' (http://phoenix.sce.fct.unl.pt/simposio/simposio.htm) (1996).
- [5] L. Harasim, Learning Networks , MIT Press, Cambridge (1995).
- [6] R. Jensen, Academy , Julho/Agosto, 8 (1993).
- [7] C. Fiolhais e J. Trindade, Revista Brasileira do Ensino de Física 25, 259 (2003).
- [8] P.M .C. de Oliveira e K. Dechoum, Revista Brasileira do Ensino de Física 25, 359 (2003).
- [9] H. M. Nussenzveig, Curso de Física Básica , Editora Edgard Blücher, v ol. 2 cap. 10, 3 Edição a (1996).
- [10] F. Sears, G. Salinger, Termodinâmica, Teoria Cinética e Termodinâmica Estatística , Guanabara Dois, 3 Edição (1979). a
- [11] Questionário aplicado aos alunos do ensino médio relacionado ao experimento da Figura2: (a) O que você faria para aumentar o rendimento? (b) Qual o processo de propagação de

calor e porque ocorrem perdas? (c) Por que não se utiliza energia elétrica para produzir energia elétrica? Relacione com a Segunda Lei da Termodinâmica. (d) Analise a frase: 'Ninguém dá o que não possui'.