CARACTERÍSTICAS E TENDÊNCIAS DAS PROPOSTAS DE UTILIZAÇÃO DAS FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS NO ENSINO DE FÍSICA

## CARACTERÍSTICAS E TENDÊNCIAS DAS PROPOSTAS DE UTILIZAÇÃO DAS FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS NO ENSINO DE FÍFÍSICA

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Daniele Cristina Nardo Elias [dcnardo@ip2.com.br] Luiz Henrique Amaralb lb [luiz.amaral@unicsul.br] Mauro Sergio Teixeira de Ara újújo c [mastaraujo@uol.com.br] Carlos Fernando de Araujo Júnior d [carlos.araujo@unicsul.br]

a,b,c,d Universidade Cruzeiro do Sul – Pró- ó- Reitoria de Pós - Graduação e Pesquisa

## RESESUMO

Este artigo apresenta os resultados de uma pesquisa bibliográfica que visa analisar as diferentes propostas e formas de se utilizar o computador como ferramenta auxiliar no ensino de Física em cursos de Ensino Médio e no nível superior, bem como sua importância como instrumento capaz de proporcionar ao aluno uma maior interação com os conteúdos abordados. Os artigos analisados indicam que as possibilidades de uso do computador contemplam, entre outras, propostas construtivistas, além de atenderem as algumas das competências e habilidades que devem ser desenvolvidas segundo as orientações presentes nos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio. Além disso, o artigo fornece um levantamento e uma análise dos artigos publicados na Revista Brasileira de Ensino de Física no período de 2000 até 2006, com o objetivo de ilustrar como os recursos provenientes da informática vêm sendo propostos para ser utilizados no ensino de Física atualmente. O levantamento realizado permitiu identificar as principais características e tendências de utilização dos recursos computacionais, tendo em vista os aspectos qualilitativos e quantitativos relacionados ao uso dos computadores e as modalidades em que estes recursos são empregados. Neste sentido, pode-se destacar o uso dos computadores em atividades relacionadas com a coleta e análise de dados em tempo real, a simulação ou modelagem de fenômenos físicos, em processos de instrução assistida por computador, edição de filmes e animações, uso para estudo das habilidades cognitivas e multimídia. Finalmente, conclui -se que para que esses recursos sejejam m adequadamente inseridos nos ambientes educacionais é preciso adotar metodologias de ensino que não reproduzam aspectos indesejados do ensino tradicional, sendo necessário considerar os objetivos educacionais a serem atingidos, respeitando-o-se e as características do lugar e do momento vivenciado.

Palavras -c -chave: C Computador na Educação, ensino e aprendizagem de Física, PCNEM .

## ININTRODUÇÃO

Apesar do computador ser cada vez mais utilizado em inúmeras situações, observa -se que seu uso nas escolas ainda é bastante restrito como ferramenta auxiliar no ensino das disciplinas, pois muitas vezes é empregado apenas para substituir o giz e a lousa, preservando-se o modo tradicional de se ensinar os conteúdos, abordados como prontos e acabados, impondo ao aluno a condição de mero ouvinte passivo, não participando, portanto, da construção do seu conhecimento.

Visando modificar o ensino tradicional deve -se considerar que cada estudante tem seu modo de aprender, seu nível de motivação e interesse por determinada disciplina, além de experiências de vida que não devem ser ignoradas (Laburu, 2003). Normalmente tende-se a abordar os conceitos como concepções prontas, impossibilitando discussões críticas de modo que os alunos sãsão forçados a abandonar suas idéias sobre o mundo. A teoria construtivista diz que não há aprendizagem se não se levar em conta o que os alunos já sabem, sendo necessário partir da realidade dos alunos (Piaget, 1972, Ausubel et al, 1980), visando promover uma aprendizagem que seja de fato significativa.

Desse modo, é necessário buscar r uma articulação entre a conceituação científica e as concepções prévias dos alunos, que precisam ser conhecidas, problematizadas e superadas, culminando com uma aprendizagem significativa, que segundo Moreira (1998, p.62) [...] ocorre quando uma informaçã o ancora -se em conceitos ou proposições relevantes preexistentes na estrutura cognitiva do aprendiz . Pesquisas mostram que quando não é considerado o conhecimento prévio dos alunos a tendência é que eles apenas decorem visando às avaliações (Casonato, 1994)4).

## AS ORIENTAÇÕES CURRICULARES E O USO DE COMPUTADORES NO ENSINO DE FÍSICA

Normalmente a Física é associada apenas à resolução de problemas, envolvendo cálculos difíceis e sem conexão com a realidade , pois visa apenas o vestibular . Entretanto, essa concepção é equivocada, na medida em que o EM atual não deve formar o aluno apenas para o ensino superior, devendo formar jr jovens que adquiram instrumentos para a vida (Kawamura, 2003, p. 23).

Nessa perspectiva para o EM, o professor deve desenvolver habilidades e competências que atendam os PCNEM, ou seja , fazer com que o aluno: dedesenvolva a capacidade de investigação; compreenda e utilize as leis Físicas, investigue situações problemas, articule le o conhecimento de Física com outras áreas , compreenda a construção o do conhecimento como parte de um processo histórico, e sejeja capaz de se expressar corretamente utilizando a linguagem física e simbólica.

Acredita -se que o computador possa atender essas exigências, desenvolvendo do habilidades básicas que envolvam aspectos práticos, sendo alternativa aos livros didáticos e deixando os professores mais livres para intervir no espaço de aprendizagem (Medeiros, 2002). Nesse contexto, tendo claros os objetivos educacionais pretendidos fica mais fácil utilizar as ferramentas computacionais a fim de que os alunos compreendam os conceitos, construindo seu conhecimento ao se tornar r um agente que participa, interage, constrói, discute e modifica seu pensamento.

## O COMPUTADOR COMO FERRAMENTA AUXILILIAR NA APRENDIZAGEM EM FÍS ÍS ICA

As dificuldades de aprendizagem em Física estão presentes não só no EM, mas também no Ensino Superior, onde os alunos têm dificuldades em cálculos, interpretar gráficos, além de não dominarem conceitos básicos de Física, prejudicando seu desempenho e em Física (Barbetata, 2002).

- O uso adequado dos computadores pode proporcionar maior interação entre alunos, professores e o conteúdo, complementando as abordagens tradicionais, pois pode ser ajustado às dificuldades de cada aluno, evitando apenas contribuir para o prolongamemento do ensino tradicional (Fiolhais, 2003, p. 262). Nessa ótica de utilização dos computadores há autores que defendem a utilização desses equipamentos sob vários enfoques, destacando-se (Fiolhais, 2003; Rosa, 1995):
- a) Coleta e análise de dados em tempo real: o aluno apenas interpreta ta resultados e pode dedicar ar mais tempo para analisá-los e interpretá -los, visanando compreendnder o conteúdo. Softwares para coleta e análise de dados podem ser encontrados, por exemplo, em: http://educar.sc.usp.br/sam;
- b) Simulaç ão de fenômenos físicos: a simulação pode ser estática ou dinâmica. Na simulação estática o modelo do fenômeno já está pronto e o aluno apenas manipula os parâmetros e observa o que acontece, enquanto na simulação dinâmica o aluno elabora um modelo explicatativo do fenômeno. Alguns softwares de simulação podem ser encontrados no sites: http://educar.sc.usp.br/ficica/fisica.html; httptp://www.if.ufrj.br/~carlos/infoenci/infoenci.html; http://www.colos.ec.lyon.fr/theory/didatic/simulation.html. l.
- c) Instrução assistida por computador: r: nesta modalidade, o computador or funciona como um tutor mais ou menos rígido dirigindo o estudo do aluno. Na modalidade de tutorial, encontram-mse exemplos no site http://www.educandus.com.br, onde estão disponíveis algumas aulas grátis;
- d) Utilização para estudo das habilidades cognitivas do aluno: neste tipo de utilização o aluno tem uma grande interação com o computador, pois é ele quem comanda o computador, por exemplo, empregando a linguagem logo de programação desenvolvida por Papert.
- e) Hipermídia: baseia-se no conceito de hipertextxto. O termo significa que um programa pode incluir vários elementos como textos, sons, imagens (estáticas ou animadas), simulações e vídeo e, uma vez que há muitos links, é possível ao aluno selecionar as partes que lhe interessam.
- f) Realidade Virtual: as principais características dessa modalidade são a imersão, a interatividade e a manipulação decorrentes das ações do usuário tal como no mundo real. Nesta modalidade encontram -se exemplos no site http://www.if.ufrj.br/~carlos/infoenci/infoenci.html.
- g) Inteternet: a Internet relaciona-se com vários outros meios já discutidos como: simulações que podem ser utilizadas on-line ou carregadas no computador; multimídia e linguagem html, que é utilizada para criar páginas na Internet; realidade virtual que representnta objetos ou cenários tridimensionais, sendo a modalidade de uso do computador mais interativa e pessoal.

Apesar do grande potencial das ferramentas computacionais, umuma das maiores dificuldades em seu uso é que a maioria dos professores tem pouco preparo e contato com eles e a dificuldade em seu manuseio aumenta quando se utiliza a Internet (Cavalcante, 2001; Medeiros, 2002).

No caso dadas simulações, que são simplificações da realidade (Medeiros, 2002), , compete ao professor estar atento para as suas limitações, evitando ensinar ar ao ao aluno uma realidade parcial do fenômeno estudado. Porém, na maior parte dos casos as escolas utilizam o computador indiscriminadamente, sem que haja uma preocupação com a avaliação dos resultados obtidos e sem a existência de um p projeto educacional baseado em alguma teoria de aprendizagem que justifique tal uso (Rosa, 1995, p.188). Assim, é fundamental estar consciente das possibilidades e das limitações do uso do computador, otimizando condições para que promova aprendizagem efic az .

## TENDÊNCIAS ATUAIS DO USO DA INFORMÁTICA NO ENSINO DE FÍSICA

Analisando os artigos publicados na Revista Brasileira de Ensino de Física entre os anos de 2000 e 2006, foram encontrados 41 artigos relacionados ao uso do computador no ensino da Física. Assim, procurou-se analisar e verificar nesses artigos quais são as modalidades e formas de utilização do computador propostas para o ensino de Física nos níveis médio e superior na atual década , separa ndo as propostas de uso da informática que apresentam enfofoque qualitativo o (T(Tabela I)I), dos trabalhos relacionados com abordagens quantitativas, indicados na Tabela II. Por enfoque qualitativo entende -se aqueles trabalhos que enfocam prioritariamente aspectos conceituais, contribuições e limitações dos recursos comomputacionais, enquanto o enfoque quantitativo envolve trabalhos que mostram a utilização dodos computadores relacionadas à processos de aquisição e análise de dados, estudo de medidas físicas e presença de erros nas medidas.

As tabelas apresentam de maneira a resumida as principais características, objetivos, problemas e dificuldades, entre outros aspectos .

Tabela I - - - Artigos com enfoque Qualitativo do ensino de Física

Tabela II - - Artigos com enfoque quantitativo do ensino de Física

## AS DIFERENTES MODALIDADES DE UTILIZAÇÃO DO COMPMPUTADOR NO ENSINO DE FÍSICA

Além da análise inicial procurou-u-se avaliar as difererentes modalidades propostas para o uso do computador no ensino de Física ao longo dos sete anos que constitui o período de tempo abrangido por esse estudo. Neste sentido, objetivou-u-se identificar as principais tendências de uso do computador, bem como alguns caminhos e modalidades pouco explorados. Assim, foi elaborada a Tabela III que fornece as propostas apresentadas nos artigos e o ano de sua publicação.

Tabela III - - Modalidades de uso do computador no ensino de Física x Ano de publicação

A partir da análise efetuada, constata -se que a simulação é o modo mais utilizado do computador no ensino de Físísica, constituindo 59% dos trabalhos, sendo que somente em 2002 foram publicados 14 artigos nessa modalidade. Os diversos autores argumentam que a utilização de softwares de simulação auxilia os alunos a visualizarem os conteúdos estudados, gerando motivação na medida em que passam a interagir mais intensamente buscando construir modelos no computador, tendo à disposição um sistema de feedback rápido sobre o que realizaram.

A segunda modalidade mais freqüente de uso do computador relaciona-a-se à coleta e análise de dados em tempo real, aparecendo em 22 % dos trabalhos investigados. Essa modalidade é considerada bastante útil por possibilitar a coleta dos dados e a elaboração de gráficos permitindo

que o aluno tenha mais tempo para a análise e interpretação, podendo se concentrar no entendimento do fenômeno estudado, evitandoose ainda as despesas com a compra de equipamentos de medidas. Esta modalidade de utilização do computador enriquece e amplia as possibilidades de uso dos laboratórios didáticos, contribuindo com a experimentação para o ensino de Física.

A edição de filmes e animações constitui a proposta de 7 % dos trabalhos analisados, sendo sua importância destacada pelos autores das publicações por permitir que o aluno visualize o tema estudado em sala de de aula, facilitando desse modo a sua aprendizagem.

Apesar de sua importância, a utilização do computador para estudo das habilidades cognitivas foi enfocada em apenas dois trabalhos, sendo destacada sua relevância na medida em que o computador possui uma vasta biblioteca de comandos, permitindo aos alunos se concentrarem nos conceitos abordados e, assim, desenvolverem maior capacidade de abstração uma vez que podem realizar investigações fazendo variações no programa elaborado. Além disso, essa modalidade permite maior envolvimento entre os alunos por propiciar o trabalho em equipes.

Sobre instrução assistida, enfocada em dois trabalhos, embora útil para a apresentação de conteúdo e resolução de problemas, pode não propiciar mudança da prática pedagógica caso o aluno não participe ativamente do processo e o conteúdo seja apresentado como pronto e acabado.

A utilização da ferramenta multimídia foi encontrada apenas uma vez no período mencionado, mesmo sendo uma ferramenta para fácil apresentação dos conteúdos .

Outras modalidades possíveis de uso do computador, como a Internet e a realidade virtual, não tiveram nenhuma publicação no período pesquisado, indicando que há outros desafios relacionados ao uso dos computadores ainda pouco explorados.

## ANANÁLISE DAS PUB LICAÇÕES SEGUNDO O NÍVEL DE ENSINO

Visando avaliar se as propostas de utilização dos computadores estão sendo destinadas preferencialmente para o Ensino Médio ou para o Ensino Superior, elaborou-u-se a Tabela IV, que mostra que a maioria das publicações é destinada ao Ensino Superior. Este fato indica que embora os PCN proponham a utilização das tecnologias no Ensino Médio, atualmente as propostas de uso das ferramentas computacionais ainda privilegiam o nível superior, mesmo considerando que em cinco dos 41 artigos as propostas destinavam-m-se aos dois níveis de ensino.

A carência de trabalhos voltados ao EM pode estar relacionada a diferentes fatores, como fafalta de infra -estrutura e recursos nas escolas, dedespreparo dos professores do EM , comparado com a s facilidades observa das no Ensino Superior, além da existência de outros espaços de divulgação dos resultados de pesquisas sobre uso de computadores no EM, como os eventos científicos .

Tabela IV - - Nível de Ensino x Ano de publicação

## ANANÁLISE DAS PUBLICAÇÕES SEGUNDO OS ENFOQUES QUANTITATIVOS E QUALITATIVOS

Por fim, procurou-u-se verificar se as propostas de ususo dos computadores destinavam-se a salientar os aspectos conceituais e fenomenológicos relacionados com os conceitos abordados ou se prestavam a destacar os aspectos quantitativos, incluindo-se a elaboração de gráficos e a obtenção de valores para os parâmâmetros físicos de interesse, sendo elaborada a Tabela V. Constata-se que predominam propostas com enfoque qualitativo, na medida em que 77 % dos artigos analisados apresentam esse tipo de enfoque, sendo poucos os trabalhos que salientam os aspectos quantitativos envolvidos com o uso da informática no ensino de Física. . O grande número de trabalhos no ano de 2002 se deve à uma publicação especial destinada a abordar apenas o uso de computadores.

Tabela V - - Enfoque x Ano de Publicação

## CONCLUSÕES

Apesar de autores apontarem problemas no uso dos computadores, acredita-a-se que a escola não pode ignorar as contribuições que podem advir de de seu uso para o ensino em geral e para o ensino de Física. Entretanto, para que esses recursos sejejam adequadamente inseridos devem ser adotadas metodologias de ensino que impeçam a utilização dos computadores como instrumentos para expor conteúdos substituindo o giz e a lousa, reproduzindo o ensino tradicional. Desse modo, é necessário considerar os objetivos educacionais almejados, levando em conta o que preconizam os PCNEM a respeito das competências e habilidades a serem desenvolvidas s nos alunos.

É importante destacar que apesar do computador ser uma importante ferramenta de auxílio ao ensino de Física, sua utilização apresenta limitações que impõem a necessidade de se tomar cuidados para evitar que não se ensine conceitos errados para os alunos ou para que se produzam situações nas quais os alunos permaneçam passivos e com pouco envolvimento com as situações de aprendizagem. Desta forma, o emprego adequado dessa ferramenta instrucional pode ser significativo e capaz de proporcionar a construção do conhecimento pelo aluno a partir do que ele já sabe, que o ajude a reestruturar e reorganizar seus conceitos quando necessário e que possibilite, assim, a auto -reflexão e a relação com os fenômenos do seu cotidiano (Nogueira et al., 2000).

A partir dos trabalhos analisados constata -se que os softwares de simulação ou modelagem são considerados pelos autores como meios bastante adequados para o uso dos computadores, pois facilitam estudos exploratórios individuais e/ou coletivos (Yamamoto, 2001; Barbeta, 2002), sendo, entretanto, necessários estudos mais aprofundados que permitam m verificar o real nível de aprendizagem dos alunos proporcionado pelo uso dessas ferramentas.

A análise dos artigos publicados entre 2000 e 2006 na Revista Brasileira de Ensino de Física mostrou ainda que o enfoque qualitativo do uso dos computadores em situações de ensino e aprendizagem predomina, com 77 % dos trabalhos. Verificou-u-se também que a maioria dos trabalhos destina -se ao Ensino Superior, apesar das orientações contidas nos PCNEM, que sinalizam para a necessidade de uso das tecnologias no Ensino Médio.

No que se refere ao foco da atenção dos estudos presentes nos artigos investigados, constouse que é privilegiado o conhecimento e a aplicabilidade das possíveis is modalidades de uso das ferramentas computacionais, sendo dada menor atenção para a constatação da real eficácia dessas modalidades para a aprendizagem dos alunos, apesar da relevância desta temática. Portanto, fica evidente a necessidade de realização de estudos específicos que permitam obter conclusões mais sólidas acerca de como o uso da informática pode efetivamente auxiliar os processos de ensino e de aprendizagem na área de Física e mesmo em outras áreas de conhecimento.

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