FISEXTOR - TUTOR DE FÍSICA EXPERIMENTAL

## FISEXTOR - TUTOR DE FÍSICA EXPERIMENTAL

Arthur William de Brito Bergold [arthur@iap.org.br] a

Victor Enrique Vizcarra Ruiz [victor@iap.org.br] b

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Instituto Adventista Paranaense b Instituto Adventista Paranaense

## RESUMO

Propõe-se uma nova abordagem à utilização do computador no ensino de Física Experimental. Explora-se a interação computador-aluno para simular, além da situação prática de aula, o procedimento do aluno. Usando o FISEXTOR - um tutor virtual de Física Experimental, na semana que antecede cada p rática a ser realizada, o aluno pode, no seu próprio ritmo, simular a experiência praticando as habilidades necessárias para a medida, antecipando os erros que podem ser cometidos e familiarizar-se com os conceitos físicos abordados. Além de ser uma maneira interessante de aprender e praticar os conceitos físicos, i sso diminui o tempo gasto durante a aula com montagem e medidas, permitindo ao professor um maior aprofundamento nas questões conceituais.

## INTRODUÇÃO

Muito se tem falado da utilização do computador no laboratório didático [1, 2 e 3]. Como sistema de coletas de dados [4] e na apresentação visual das informações colhidas é uma ferramenta insuperável. Mesmo fora do laboratório, como tutor, o computador possibilita ao aluno ir aprendendo no seu ritmo e na sua seqüência de interesse [ 1]. Também com softwares de simulação, o computador, possibilita a observação e análise de fenômenos que em situação normal não seriam possíveis [5]. Também na forma de joguinhos interativos, o aluno pode utilizar o computador para desenvolver o raciocínio, amadurecer conceitos e aprimorar a intuição física [1].

FISEXTOR - Tutor de Física Experimental -é uma coleção de pequenos programas desenvolvidos para aliar as três funções mencionadas no parágrafo anterior. Para cada aula experimental, o aluno tem uma forma de praticar as habilidades necessárias para realizar a medida, de simular o processo de medição, de perceber os erros que deve evitar, de relacionar os conceitos físicos necessários, etc. E ele faz tudo isso, antes de entrar no laboratório, aumentando a probabilidade de êxito das atividades.

FISEXTOR propõe atividades procedimentais. Isso significa que o aluno sempre está interagindo, medindo, modificando, ou verificando e, durante cada um desses procedimentos, ele é avaliado e tem um retorno do seu desempenho. Dessa forma, ele pode ir repetindo e praticando até atingir o nível de perfeição desejado, como em um jogo.

FISEXTOR reduz alguns empecilhos que têm praticamente banido as aulas de Física Experimental do ensino médio, pois exerce funções semelhantes às de um monitor, diminuindo o tempo que o professor necessita gastar com cada equipe durante a montagem e realização das medidas [ 6]. Assim, sobra mais tempo de aula para as indagações que levam os alunos a raciocinar e questionar seus conhecimentos prévios, para enfim chegar às conclusões.

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FISEXTOR se diferencia justamente porque seu principal enfoque está em simular e tutorar o procedimento do aluno. Pode-se notar isso, no seguinte depoimento de um aluno da 1ª série do ensino médio:

Eu achei o exercício interessante porque nós testamos a nossa capacidade de medir os experimentos que realizamos. É bom sabermos onde nos saímos melhor e pior na capacidade de reagir aos estímulos. Seria interessante utilizá-los nas aulas, acho que aumentaria a qualidade e a velocidade do aprendizado e deixaria as aulas mais interessantes. (M. M.)

## EXEMPLO 1: RÉGUA

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Figura 1 - 1º Nível - a régua só possui marcação de centímetros

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Figura 2 - 3º Nível - régua milimetradaFigura 3 - 4º Nível - régua milimetrada menor que o objeto

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A atividade 'régua' foi desenvolvida para simular uma situação de medida de comprimento. Aparecem desenhados na tela, uma régua e um retângulo de dimensões aleatórias. O aluno deve posicionar a régua corretamente para efetuar a medida. Após a medição do comprimento e da altura do retângulo, ele digita os valores medidos com a m elhor precisão que ele conseguir. Após isso, o computador avalia o grau de precisão e dá o retorno do erro cometido pelo aluno. Se esse erro

estiver não estiver dentro da tolerância aceitável, a medida tem que ser refeita. Caso contrário, o aluno prossegue para os próximos níveis.

No nível 1 (figura 1), a régua apresenta apenas marcação de centímetros. O erro do aluno deve ser menor que 0,2 cm para que sua medida seja aceita. No nível 2, a régua apresenta resolução de 0,5 cm e o erro tolerável é de 0,1 cm. No nível 3 (figura 2), a régua apresenta resolução de 0,1 cm e o aluno não pode cometer um erro maior que 0,05 cm. No quarto e último nível (figura 3), a régua tem resolução de 0,1 cm, mas apresenta comprimento menor que o objeto, introduzindo uma dificuldade a mais na técnica de media. Essa última situação, muito comum no dia-a-dia, deve ser evitada no laboratório pois costuma produzir erros desnecessários que podem ser evitados com a utilização de um instrumento mais adequado (metro, trena,etc).

Alguns dos objetivos que podem ser atingidos através dessa atividade são:

- -conscientizar o aluno da necessidade de medir a partir do zero da escala e não da extremidade da régua.
- - discutir o conceito de escala.
- - mostrar que com uma régua milimetrada é possível estimar os décimos de milímetro.
- -desenvolver no aluno a noção de interpolação espacial necessária à estimativa de comprimento.
- - apresentar a noção de precisão da medida.
- - discutir o conceito de algarismos significativos.
- - diferenciar os conceitos de valor medido e valor verdadeiro.
- - discernir erros sistemáticos de grosseiros e estatísticos.
- - introduzir a noção de propagação de erros no cálculo da área.

Na aula seguinte, o aluno se depara com uma situação semelhante que simula a utilização do paquímetro.

## EXEMPLO 2: MEDIDAS DE TEMPO

No módulo de medidas de tempo, o aluno deve realizar duas atividades. Na primeira, o computador fornece aleatoriamente um estímulo visual (um quadrado no meio da tela) ou sonoro e o aluno deve rapidamente pressionar uma tecla. Ao fim de 20 estímulos, o computador apresenta um relatório informando o tempo médio de reação para estímulos sonoros e outro para estímulos visuais. Dessa forma, o aluno passa a ter uma noção de qual é o seu tempo de reação (em geral, entre 200 e 300 ms), e também, pode praticar para diminuí-lo.

Na segunda atividade, o computador mostra um carrinho (figura 4) que se desloca com velocidade constante e passa por duas linhas marcadas na tela. O aluno deve pressionar uma tecla para disparar o cronômetro na primeira linha e outra vez para interrompê-lo na segunda linha. Após isso, o computador mostra o tempo real, o tempo medido e a diferença (em geral, próxima de 10 ms). Então, o aluno é solicitado a analisar a diferença entre os tempos das duas atividades. Nesse ponto, ele percebe que em algumas medidas é necessário reflexo, enquanto que em outras não, e

que cada tipo de medida vai ter um tipo de erro inerente. Após isso, o erro de cronometragem manual dos alunos tende a cair pela metade.

Figura 4 - Medidas de tempo

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## CONCLUSÃO

Realizando sistematicamente uma aula de Física Experimental por semana, a cada semana o aluno tem duas tarefas: a elaboração do relatório da prática anterior e o preparo antecipado para a próxima prática. É uma prática comum solicitar que o aluno responda durante a semana um questionário a respeito da próxima prática. Com FISEXTOR, essa preparação é mais eficiente e interessante para o aluno. Ele pode, dependendo de sua facilidade, interesse e tempo, praticar e avaliar seu procedimento antes de iniciar a prática. Dessa forma, no momento da aula, o professor pode concentrar sua atenção mais nos conceitos físicos que nos detalhes de montagem e procedimento.

## REFERÊNCIAS

- [1] FIOLHAIS, C.; TRINDADE, J. Física no Computador: o Computador como uma Ferramenta no Ensino e na Aprendizagem das Ciências Físicas. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 25 n. 3, set. 2003.
- [2] CAVALCANTE, M. A.; et al. Proposta de um Laboratório Didático em Microescala Assistido por Computador para o estudo de Mecânica. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 21 n. 1, mar. 1999.
- [3] BARBETA, V. B.; YAMAMOTO, I.. Desenvolvimento e Utilização de um Programa de Análise de Imagens para o Estudo de Tópicos de Mecânica Clássica. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 24 n. 2, jun. 2002.
- [4] SOUSA, D. F.; SARTORI, J.; BELL, M. J. V. Aquisição de Dados e Aplicações Simples Usando a Porta Paralela do Micro PC. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 20 n. 4, dez. 1998.
- [5] MEDEIROS, A. Possibilidades e Limitações das Simulações Computacionais no Ensino de Física. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 24, n. 2, jun. 2002
- [6].BERGOLD, A. W. B.; RUIZ, V. E. V. Anistia da Física Experimental no Ensino Médio: Iniciando um Laboratório Didático de Física. XVI Simpósio Nacional de Ensino de Física , 2005.