DISCIPLINA EAD DE MÉTODOS COMPUTACIONAIS NA ESPECIALIZAÇÃO EM FÍSICA DE PROFESSORES DO ENSINO BÁSICO

## DISCIPLINA EAD DE MÉTODOS COMPUTACIONAIS NA ESPECIALIZAÇÃO EM FÍSICA DE PROFESSORES DO ENSINO BÁSICO

Rejane Maria Ribeiro Teixeira , Michel Emile Marcel Betz 1 2

1 Departamento de Física, Instituto de Física, UFRGS, rejane@if.ufrgs.br

2 Departamento de Fís ica, Instituto de Física, UFRGS, betz@if.ufrgs.br

## Resumo

Apresenta-se um relato da disciplina 'Métodos Computacionais no Ensino da Física' (MCEF), ministrada no período de 17/10 a 20/12 de 2009, no âmbito do Curso de Especialização a Distância 'Física para a Educação Básica' (CEFEB), oferecido pela UFRGS na sua integração com o Sistema Universidade Aberta do Brasil (UAB), e destinado ao aprimoramento da formação de professores atuando na rede pública de ensino do Estado do Rio Grande do Sul. Esse Curso prevê a realização de práticas pedagógicas, associadas às várias disciplinas; à disciplina MCEF estava associada a Práticas Pedagógicas II, ministrada em paralelo e pelos mesmos professores, e que presumia o desenvolvimento de materiais didáticos que viriam a ser implementados pelo professoraluno em sua prática docente. Descreve-se a sistemática adotada para a preparação e a disponibilização do material didático, bem como os critérios utilizados na avaliação. Faz-se um balanço dos resultados obtidos, geralmente bastante positivos, e apontam-se algumas melhorias que poderão ser feitas em edições futuras desta disciplina.

Palavras-chave : Especialização a distância, S oftwares educacionais, Educação básica em ciências exatas.

## Introdução

Ensinar e aprender Física são consideradas tarefas árduas por muitos. O cuidado exigido nas observações e medidas, bem como o rigor necessário nos raciocínios são desafios que nem todos os alunos enfrentam de bom grado. O uso inevitável de formalismo matemático pode aborrecer quem não se sente adequadamente preparado. É, portanto, desejável tornar o ensino-aprendizagem mais atraente.

Computadores, que no mundo de hoje estão disponíveis na maioria das escolas e em muitos lares, podem contribuir bastante para este objetivo [1-2]. O mesmo jovem que negligencia o seu estudo talvez esteja dedicando horas a jogos que desafiam a sua inteligência. Utilizar o computador em sala de aula e nas tarefas de aprendizagem a serem realizadas fora dela, deve sem dúvida ajudar bastante a captar a atenção do aluno.

Talvez o principal obstáculo à disseminação do computador como ferramenta de ensino seja o próprio professor, que muitas vezes não possui desenvoltura no uso desta ferramenta. Com exceção talvez dos recém-formados, os professores de Física - e de ciências em geral - precisam de um complemento de sua formação, com o objetivo de familiarizá-los com os softwares, que podem auxiliá-los nas suas atividades didáticas. Cursos presenciais de formação continuada para professores em exercício são oferecidos, mas não atendem aos professores que trabalham em cidades mais afastadas dos centros universitários.

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30 de janeiro a 04 de fevereiro de 2011

O objetivo da disciplina Métodos Computacionais no Ensino da Física, oferecida na modalidade EAD [3-5], foi preencher estas lacunas.

## Metodologia

Embora existam no mercado muitos softwares úteis no ensino da Física, julgou-se preferível focar o estudo em apenas três, escolhidos por serem bastante conhecidos, livres e diversos na sua finalidade de uso.

Começou-se o estudo com a planilha eletrônica Calc [6], um software com o qual muitos alunos já tinham certa familiaridade. Ensinou-se como utilizá-lo para agilizar a realização de cálculos e para visualizar os resultados na forma de gráficos. Também foi demonstrada a utilização deste recurso na administração de uma disciplina, facilitando, por exemplo, o cálculo de médias e a atribuição de conceitos aos alunos.

Abordou-se, a seguir, o software Modellus [7] , que faculta a análise de um modelo cientifico, desde a sua formulação matemática, passando pela apresentação de tabelas e gráficos de resultados, até a montagem de animações. Técnicas úteis para tornar estas ao mesmo tempo divertidas e educativas foram discutidas.

Terminou-se com um software destinado a facilitar a elaboração, pelo professor, de testes interativos eletrônicos. Especificamente, foi apresentado o software Hot Potatoes [8] que oferece, entre outros, testes de escolha múltipla, , associação de palavras, preenchimento de lacunas em textos e palavras cruzadas.

A carga horária da disciplina não permitiu que se trabalhasse a construção de mapas conceituais. Assim, estas atividades foram apresentadas como um complemento aos demais conteúdos e softwares , seguindo a mesma estrutura de apresentação e fazendo uso do programa CmapTools [9]. Os alunos foram incentivados a desenvolverem mapas conceituais relativos ao assunto por eles abordado nas Práticas Pedagógicas desta e de outras disciplinas do Curso, podendo, inclusive, incorporá-los aos demais recursos desenvolvidos, e possivelmente utilizá-los no seu trabalho de conclusão de curso (TCC).

A plataforma Moodle foi utilizada, para todas as atividades relacionadas à disciplina, como meio de comunicação entre os professores, tutores e alunos. Nela foi colocado o material de estudo elaborado pelos professores e foram submetidos os trabalhos realizados pelos alunos. As avaliações destes trabalhos pelos tutores também foram comunicadas através da plataforma. Além disto, foram abertos fóruns ao esclarecimento de dúvidas e ao levantamento de dificuldades encontradas pelos alunos nos seus estudos. Esses fóruns se mostraram fundamentais uma vez que grande parte dos professores-alunos não tinha conhecimento prévio ou pouca familiaridade com o uso de softwares educativos o que acarretava uma maior dificuldade para a realização das tarefas propostas. Um fórum dedicado à administração da disciplina, acessível apenas aos professores e tutores, também se revelou proveitoso.

- O material de estudo era apresentado na forma de hipertexto, detalhando os procedimentos a serem seguidos na utilização de cada software , sempre focando um exemplo de interesse no ensino da Física. O aluno era convidado a reproduzir passo a passo este exemplo. Além disto, no fim de cada aula, era apresentada ao aluno uma tarefa a ser realizada. Na Figura 01, é apresentada a página inicial do Módulo 'Planilha I'. No Menu, à esquerda, são mostrados os links para o material

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instrucional, que inicia com um exemplo de um conteúdo de Física, a partir do qual são introduzidos vários recursos do software e termina com a tarefa a ser realizada pelo aluno.

Figura 01: Exemplo da página inicial do Módulo 'Planilha I', onde no Menu, à esquerda, são mostrados os links para o material instrucional correspondente.

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- A proposta do Curso prevê a realização de práticas pedagógicas, associadas às várias disciplinas. Em especial, a disciplina Práticas Pedagógicas II (de 15 horas-aula) era associada à disciplina Métodos Computacionais no Ensino da Física (de 30 horas-aula) e foi ministrada em paralelo com esta, pelos mesmos professores. A sistemática adotada consistiu em dedicar duas semanas ao estudo de um software , seguidas de uma semana dedicada à elaboração da prática pedagógica baseada no uso deste software .

Esperava-se que o aluno fizesse uso de boa parte dos recursos trabalhados na disciplina em cada uma das Práticas, mas era dada a ele a liberdade de escolha dos recursos que utilizaria em função dos seus objetivos no desenvolvimento do material didático. Foi solicitado, porém, que todas as Práticas elaboradas por um professor-aluno, no âmbito desta disciplina, abordassem o mesmo tópico de Física. Sendo assim, o professor-aluno deveria escolher um tópico e submetê-lo à aprovação do seu Tutor, fornecendo uma breve descrição do tópico, delineando os aspectos que pretendia abordar e informando, também, a faixa etária dos alunos aos quais o material desenvolvido se destinaria.

As práticas pedagógicas consistiram, então, na elaboração, por cada aluno, de projetos de utilização dos softwares na sua escola. Foi sugerido escolher uma de três opções de abordagem didática:

- (a) preparação com o software de material a ser utilizado em aula, pelo professor, como auxílio no ensino de um determinado tópico de Física;
- (b) preparação de material semelhante, mas a ser utilizado pelo aluno no laboratório de informática;
- (c) elaboração de um tutorial simplificado que permita ao aluno desenvolver ele mesmo um recurso ilustrativo de algum assunto do currículo.

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Deve-se esclarecer que os projetos desenvolvidos pelo professor-aluno nas disciplinas Práticas Pedagógicas do Curso de Especialização a Distância 'Física para a Educação Básica' s erão implementados - no mínimo alguns deles posteriormente na escola. Os resultados obtidos na aplicação na sala de aula deverão ser relatados e analisados no trabalho de conclusão de curso (TCC).

Sendo esta uma disciplina focada na utilização de softwares , a avaliação naturalmente baseou-se na perícia adquirida pelo aluno, demonstrada através das tarefas (T) e, principalmente, das práticas (P).

As tarefas consistiram em reproduzir os exemplos apresentados em aula, com algumas extensões e modificações. Todos os alunos do curso realizaram as mesmas 4 tarefas, associadas às seguintes partes do conteúdo: (i) Planilha eletrônica, primeira parte (T1); (ii) Planilha eletrônica, segunda parte (T2); (iii) Modellus , primeira parte (T3) e (iv) Modellus , segunda parte (T4). Não foi associada tarefa à unidade HotPotatoes .

As práticas consistiram em utilizar os softwares apresentados na disciplina para elaborar material didático que o professor-aluno possa utilizar na sua prática docente. As práticas elaboradas por cada aluno versaram sobre o mesmo tema de Física, escolhido pelo professor-aluno e sujeito à aprovação pelos professores da disciplina. As 3 práticas estavam associadas às seguintes partes do conteúdo: (i) Planilha eletrônica (P1); (ii) Modellus (P2) e (iii) HotPotatoes (P3).A cada uma das 3 práticas, foi atribuída uma nota entre 0 e 10 (valores P1 a P3).

A cada uma das 4 tarefas foi atribuída uma nota entre 0 e 10 (valores T1 a T4) e estipulado um prazo de entrega de uma semana. A entrega atrasada acarretou um decréscimo da nota de acordo com os dias de atraso. As tarefas não eram passíveis de recuperação.

Na avaliação das práticas foram levados em consideração os três componentes que sustentam essa disciplina: o uso dos softwares , as estratégias de ensino propostas e os conteúdos de Física. Para cada uma das práticas, foi estipulado um prazo de entrega de uma semana. A entrega atrasada acarretou um decréscimo da nota de acordo com os dias de atraso. Uma prática entregue dentro do prazo era avaliada em um prazo estipulado e poderia ser recuperada, também em prazo determinado. Quando fosse o caso de uma prática ser recuperada, a nota final atribuída consistia na média aritmética das notas obtidas na sua primeira avaliação e na sua recuperação.

Na Tabela 01 é mostrado como foram atribuídas as notas e os respectivos pesos das Tarefas e das Práticas e o cálculo da média das avaliações a distância.

Tabela 01: Tabela de atribuição de notas e pesos às atividades realizadas a distância e o cálculo da média M

A média resultante da avaliação desse material postado no Moodle contribuiu como quarenta por cento da nota final. Em cumprimento da exigência do Ministério da Educação, de que a avaliação seja majoritariamente presencial, foi realizada nos polos uma prova escrita, na qual o aluno devia descrever e justificar os trabalhos por ele realizados, como tarefas e práticas. Assim, um aluno que se

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revelasse incapaz de realizar esta prova com sucesso, colocando em dúvida a autoria dos trabalhos entregues, acabaria reprovado. Em contrapartida, se por ventura tivesse havido rigor excessivo na avaliação a distância, tal falha era corrigida na base das descrições e justificativas apresentadas.

No intuito de incentivar a interação dos alunos entre si e com os tutores através dos fóruns, foi também levado em conta na avaliação um bônus de interatividade, atribuído a cada aluno por seu tutor a distância, incumbido do monitoramento destes intercâmbios. Um aluno, com conceito próximo do limite superior do correspondente intervalo de notas, poderia ter seu conceito final alterado graças ao bônus de interatividade.

## Resultados e discussão

Essa disciplina foi ministrada no âmbito do Curso de Especialização a Distância 'Física para a Educação Básica', oferecido através do consórcio UFRGSUAB e destinado ao aprimoramento da formação de professores atuando na rede pública de ensino do Estado do Rio Grande do Sul. Os alunos do Curso são professores de Física do Ensino Médio e Técnico e da 8 série do Ensino ª Fundamental. A formação desses estudantes é a seguinte: Licenciatura em Física (51,1%), em Matemática (34,1%), em Biologia (13,3%), em Química (8,1%), em Ciências (3,0%), os demais têm formação em Engenharias (3%) e outras formações (3%). Procurou-se, então, com o oferecimento da disciplina aqui relatada e com o Curso de Especialização propiciar uma continuidade na formação dos professores abordando conteúdos atuais com metodologias inovadoras; facilitando a inserção de novas tecnologias no ensino da Física na escola, disponibilizando material instrucional adequado e preparando os professores-alunos para a sua utilização.

Esta foi a terceira disciplina ministrada no Curso, quando cerca de 40 alunos já tinham desistido de cursá-lo. Dos 97 alunos que tiveram alguma participação na disciplina, 80 foram aprovados, o que pode ser considerado bastante satisfatório, ainda mais se forem levadas em conta as dificuldades encontradas, sobretudo em dois polos em consequência de inundações.

A apresentação do material na forma de um hipertexto combinando um tutorial de uso do software com uma contextualização na Física parece ter agradado aos alunos, embora se deva mencionar que houve vários pedidos para que fosse disponibilizada uma versão adequada para impressão, o que foi providenciado.

Embora não tivesse sido planejado o uso sistemático do recurso no contexto desta disciplina, foram organizadas algumas sessões de videoconferência, principalmente dedicadas ao esclarecimento de dúvidas sobre o funcionamento do Curso, mas aproveitadas também para esclarecimentos a respeito dos softwares apresentados na disciplina. Percebeu-se o interesse dos alunos para este tipo de interação.

Conforme relatado pelos tutores presenciais, o aproveitamento da infraestrutura disponibilizada nos polos parece ter sido abaixo do esperado. Verificou-se que a maioria dos alunos só se desloca até o polo caso seja organizada uma atividade específica, tal como uma aula presencial. Talvez fosse desejável planejar um maior número de encontros nos polos, em edições futuras deste Curso.

## Conclusões

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A estrutura do Curso de Especialização a Distância 'Física para a Educação Básica' contempla, além da disciplina de 'Métodos Computacionais no Ensino da Física', outras oito disciplinas, acrescidas das suas práticas pedagógicas. Do total de alunos do Curso, 15% optaram por incorporar no seu TCC as práticas pedagógicas realizadas na disciplina de Métodos Computacionais. Isto reflete a satisfação dos professores-alunos com as atividades propostas nessa disciplina e na correspondente disciplina de prática pedagógica.

Abaixo, são apresentadas algumas manifestações dos estudantes nos Fóruns abertos no Moodle para a disciplina. Essas servem como uma amostragem das dificuldades por eles apresentadas, das suas reclamações e também de suas observações positivas em relação à disciplina. (Foi mantida a grafia das postagens nos Fóruns .)

- (i) Fórum do módulo da planilha eletrônica:

Eu ja conhecia o excel do Windows, mas trabalhar no BrOfiice, me fez lembrar de algumas funções esquecidas. Durante a primeira parte da atividade sobre a introdução e familiarização do aplicativo, foi quase tranquilo, tive muita dificuldade nos gráficos, eles não saiam como eu queria, ou como era descrito. O material está ótimo, bem declarado. Agora já estou partindo para o exercício da seção 1.13. Estou adorando. (Aluno(a) 1)

Estou aqui um pouco confusa nesta atividade! As planilhas encontram-se bem explicadas, mas quanto aos exercicios ainda não consegui entendê-los! Estou usando o Excel! Vou continuar tentando! Até domingo quero estar ok para postar o material! (Aluno(a) 2)

Eu só comecei a planilha, como não a terminei no inicio achei que era fácil, no entanto, agora resolvi terminar a leitura do material e fiquei apavorado parece que não entendi mais nada. Agora quando voltar a terminar a atividade espero conseguir. Estou levando um baile com essa informática, será que algum colega concorda comigo? (Aluno(a) 3)

- (ii) Fórum do módulo do software Modellus :

Eu to sofrendo um pouquinho porque nunca trabalhei com esse tipo de programa, mas acho que estou a caminho... (Aluno(a) 4)

Agradeço a todos pela colaboração na solução das atividades. Realmente os programas são interessantes e com certeza atrativos para nossos alunos. Que bom termos partilhado os conhecimentos. Tive algumas dificuldades pois não conseguia acertar os gráficos e acertar animações. (Aluno(a) 5)

Também achei muito bom o trabalho do [...] Está de parabéns!! Eu NUNCA havia trabalhado com o Modellus antes, mas não achei tão difícil. É a primeira tarefa que entrego dois dias antes do prazo!! Vou começar já a próxima!!! (Aluno(a) 6)

- (iii) Fórum do módulo do software HotPotatoes:

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Terminei agora minha tarefa! Achei bem legal o programa! Espero que todos também tenham conseguido completar suas tarefas! (Aluno(a) 7)

Ainda não comecei a realizar minha tarefa. Estou somente fazendo as leituras tentando entender melhor... mas é bem interessante o programa!!! (Aluno(a) 8)

- (iv) Fórum sobre a prova presencial do Módulo I do Curso referente às duas primeiras disciplinas:

Que bom [...] que correu tudo bem na prova, acho que foi tudo tranquilo, porque as questões estavam dentro do que foi solicitado ao longo das disciplinas. Parabéns aos professores e toda a coordenação pela elaboração das provas!!!! (Aluno(a) 9)

Concordo contigo [...] as questões propostas na prova de ontem foram de ótima qualidade. Também acredito que quem realizou as tarefas não teve dificuldade. (Aluno(a) 10)

Conclui-se que o oferecimento dessa disciplina serviu ao propósito de familiarizar o professor, aluno do Curso, com o uso de softwares contextualizado nos conteúdos de Física. As habilidades e as competências adquiridas irão certamente auxiliar o professor na sua prática docente, proporcionando abordagens didáticas inovadoras.

## Agradecimentos

Os autores agradecem o trabalho e a dedicação dos tutores do Curso e o auxílio do Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação.

## Referências

- [1] Medeiros, A.; Medeiros, C. F. de Possibilidades e limitações das simulações computacionais no ensino de física. Revista Brasileira de Ensino de Física , São Paulo, v. 24, n. 2, p. 77-86, jun. 2002.
- [2] 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 , São Paulo, v. 25, n. 3, p. 259-272, set. 2003.
- [3] Tarouco, L. Tecnologia para aprender/comunicar a distância . I ESUD Congresso de Educação Superior a Distância, l. UNIREDE. Petrópolis-RJ, 26 a 28 de março de 2002.
- [4] Gagné, R. et al. Principles of instructional design . 5. ed. Belford: Wadsworth/Thomson Learning, 2005.
- [5] Costa, F. M.; Ramos, E. M. de F. Desenvolvendo roteiros para cursos de Física na modalidade EaD . In: Simpósio Nacional de Ensino de Física, XVIII, 2009, Vitória, ES, 26 a 30 de janeiro de 2009.
- [6] Calc. Disponível em: http://www.broffice.org/download. Acesso em: 06 set 2010; Bloch, S. C. Excel para Engenheiros e Cientistas. 5. ed. São Paulo:LTC Editora, 2004.

[7] Modellus Disponível em: http://modellus.fct.unl.pt/ Acesso em: 06 set 2010.

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- [8] HotPotatoes Disponível em: http://hotpot.uvic.ca/ Acesso em: 06 set 2010.
- [9] Cmap Tools Disponível em: http://cmap.ihmc.us/ Acesso em: 06 set 2010.

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