Scilab, um objeto de aprendizagem no ensino de Física

## SCILAB, UM OBJETO DE APRENDIZAGEM NO ENSINO DE FÍSICA

## Áurea C. P. Marcelino¹, Carlos Henrique da Silva Santos , Charles M. da 2 Silva , Ariane Braga Oliveira , Ricardo S. Almeida 3 4 5

1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), campus Itapetininga, aurea.marcels@gmail.com

2 IFSP, campus Itapetininga, carlos.santos@ifsp.edu.br

3 IFSP, campus Itapetininga, charlesmachado.silva@hotmail.com

4 IFSP, campus Itapetininga, professora.ariane@yahoo.com.br

5 IFSP, campus Itapetininga, ricardosalmeida@terra.com.br

## Resumo

Esse trabalho tem como objetivos estudar e experimentar o uso de recursos computacionais no cotidiano escolar, explorando o uso e o desenvolvimento de aplicativos voltados ao ensino de Física utilizando o software gratuito Scilab e analisando o impacto dessas práticas docentes. Esses estudos foram realizados ao longo do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência (PIBID) do IFSP, no curso de Licenciatura em Física. Essas práticas ocorreram no ensino formal, tanto no cum uma turma do 5º ano do Ensino Fundamental I e duas turmas do 1º ano do Ensino Médio. As análises nessas turmas foram realizadas com um aplicativo desenvolvido no Scilab voltado à interpretação de conceitos de Astronomia, onde no Ensino Fundamental trabalhou-se o conceito de proporção dos planetas e estrelas, e no Ensino Médio as proporções desses em conjunto com os fenômenos da força gravitacional. Essa prática utilizando o software facilitou a visualização dos alunos em relação as dimensões desses astros, que também possibilitaram eles interagirem com o software e realizarem diferentes comparações dimensionais. Assim, os resultados desse trabalho inclusivo digital foi positivo sob os aspectos de uso da tecnologia e da apresentação do conteúdo proposto.

Palavras-chave : Objeto de aprendizagem, Scilab, Força gravitacional.

## Introdução

Segundo Hay e Knaack (2007, p. 6), os objetos de aprendizagem são ferramentas interativas e que, muitas vezes, são gratuitamente disponibilizados na Internet para auxiliar no processo cognitivo da aprendizagem. Este termo 'Objeto de aprendizagem' surgiu em 1994 com o professor Wayne Hodgins, que acompanhando seu filho brincando com o Lego ele percebeu que poderia reaproveitar essa prática em suas experiências docente (Wiley,2000). Ele também notou que estes objetos pré-fabricados poderiam criar um repositório com base de dados, sugestões ou objetos prontos para serem utilizados em muitas situações na educação.

Inclusive, no PCN disponibilizado em Brasil (2000) há um destaque quanto ao uso de ferramentas, como mencionado :

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26 a 30 de janeiro de 2015

'Espera-se que o ensino de Física, na escola média, contribua para a formação de uma cultura científica efetiva, que permita ao Indivíduo a interpretação dos fatos, fenômenos e processos naturais, situando e dimensionando a interação do ser humano com a natureza como parte da própria natureza em transformação.[...] É necessário também que essa cultura em Física inclua a compreensão do conjunto de equipamentos e procedimentos, técnicos ou tecnológicos, do cotidiano doméstico, social e profissional.' (BRASIL, 2000).

Nesse sentido, pode-se assumir os software como ferramenta suporte ao processo de ensino-aprendizagem, onde nesse trabalho focou-se no uso do Scilab, sendo este um ambiente de programação numérica que pode ser utilizado como objeto de aprendizagem inclusivo por ser um software livre, conforme apresentado por Pires (2004).

SCILAB (ScientiÞc Laboratory) é um ambiente gráfico para cálculo 1 cientíÞco disponível gratuitamente desde 1994 e desenvolvido desde 1990[...]. O Scilab foi desenvolvido para ser um sistema aberto onde o usuário pode definir novos tipos de dados e operações; possui centenas de funções matemáticas com a possibilidade de interação com programas em várias linguagens[...]. (PIRES, 2004, p. 1).

A opção por software se justifica pela vasta oferta de recursos e por possuir versões em Língua Portuguesa. Também, é interessante mencionar que ele é bastante disseminado no meio acadêmico como, por exemplo, no blog BR Scilab onde estudantes e professores disponibilizam suas ferramentas e trocam experiências sobre o seu uso.

## Desenvolvimento

Parte dessa equipe de trabalho de pesquisa participa como bolsista do programa PIBID, o qual tem como enfoque estudar e analisar diferentes formas de ensino, sua qualidade e a inserção de tecnologias que possam auxiliar nas práticas docentes, com os objetivos de proporcionar recursos visuais aos conceitos tidos como abstratos pelos alunos.

Nesse contexto, esse grupo desenvolveu uma aplicação com o Scilab para facilitar a compreensão de certos conteúdos de Astronomia. O software foi programado de uma forma que envolvesse informações sobre gravidade, proporção de planetas, massa, distâncias entre planetas e que fazem parte do currículo do dos ensinos Fundamental e Médio (Figura 01).

O método adotado nesse trabalho foi dividido, basicamente, aos alunos do ensino fundamental e médio com mesma carga horária de ativiades. No Ensino Médio foram analisadas duas turmas indicadas através de uma subdivisão chamada de Grupo I e Grupo II. O Grupo I teve o conteúdo de interesse iniciado com o livro didático e na sequência foi apresentado o Scilab como forma alternativa ao processo de ensino-aprendizagem. Por outro lado, no Grupo II a prática docente iniciou

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diretamente com o software associando o conteúdo requerido. Nesses dois grupos foram trabalhados os conceitos de força gravitacional e a relação massa-raio, utilizando a fórmula g=G m/r². As análises no ensino fundamental foram associadas a nomenclatura de Grupo III, focando-se na visualização das proporções entre os astros do sistema solar.

Figura 01: Exemplificação de codificação com o Scilab.

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Nesse método, a explicação aos Grupos I e II, como já mencionado, partiu da introdução da fórmula g=G m/r², associando-a ao conteúdo previamente apresentado sobre força e peso. Esses conceitos foram implementados no programa que é descrito a seguir, permitindo que os alunos pudessem visualizar simultaneamente a massa do planeta, o raio, a distância de cada um em relação ao Sol em unidade astronômica (UA) e os valores da gravidade. Esses dados podem ser visualizados Figura 02, apresentando os dados dos astros nesse software.

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Figura 02: Tela onde os alunos podem alterar as constantes para descobrir a gravidade do planeta e cada aba contém o nome do planeta e algumas informações relevantes referente a cada problema.

Na Figura 03 há uma associação dos dados previamente apresentados com a representação gráfica do astro de interesse, que neste caso exibe uma comparação entre o Sol e o planeta Júpiter.

Figura 03: Nesta imagem é possível fazer uma comparação do tamanho do Sol com Júpiter no gráfico em 3D.

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## Resultados

Para iniciar as análises de construção do conhecimento dos alunos, foram aplicadas algumas perguntas, dentre as quais aos Grupos I e II foi realizada a seguinte questão:

- 1) Com base na fórmula g=G m/r² quanto maior a massa:
- ( ) Menor a força gravitacional
- ( ) Maior o peso do planeta e menor a densidade
- ( ) Maior a força gravitacional

Nesta questão esperava-se identificar se os alunos compreenderam a relação da gravidade com a massa, tanto no conteúdo na forma analítica da fórmula quanto visual. Esses resultados são apresentados nos gráficos das Figuras 4a e 4b, respectivamente associados aos Grupos I e II.

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Figura 04: Gráficos que indicam os acertos dos Grupo I (a) e Grupo II (b).

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Outra questão tomada como exemplo é apresentada a seguir e seus resultados nas Figuras 05a e 05b.

- 2) Em qual planeta seu peso é maior?
- ( ) No planeta que tem menor raio
- ( ) Em Júpiter onde a gravidade é de 22, 9 m/s²
- ( ) Em Mercúrio que tem o menor raio, que é de 1420 km

Esta questão o aluno mostra que a gravidade não depende apenas do raio e seu peso depende de onde há maior gravidade.

Figura 05: Gráficos que indicam os acertos na segunda questão dos Grupo I (a) e Grupo II (b).

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Com o Grupo III a avaliação foi realizada através de diálogos com perguntas que conduziam o aluno a dizer se ele conhecia a proporção dos tamanhos dos astros. Na sequência também propunha-se que eles desenhassem os astros do

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Sistema Solar. A Figura 06 é um exemplo desses desenhos e pelos quais foi possível diagnosticar que os alunos não tinham noção de proporção entre os planetas e suas comparações com o Sol. Logo em seguida a entrega dos desenhos, foi utilizado o software para apresentar à eles essas relações entre os astros, o que lhes motivou em compreender melhor essas proporções devido a surpresa que tiveram nas relações de tamanhos entre os planetas e o Sol.

Figura 6: Desenho feito por um dos alunos do Ensino Fundamental antes da atividade.

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## Discussão

No decorrer deste trabalho foi possível notar que o Grupo I encontrou mais dificuldade em responder o questionário, pois talvez isso possa estar atrelado a falta da proporcionalidade no livro didático ou a forma com que o conteúdo foi apresentado. Dessa afirmação surge uma frente interessante de explorar com mais rigor em trabalhos futuros para se encontrar uma resposta mais precisa. Isso tudo, pode também ter influenciado na não assimilação da gravidade com a massa e o raio dos planetas, pois muitos imaginavam que apenas o tamanho do planeta influenciasse na gravidade.

No Grupo II, após a aplicação do questionário com esses alunos que utilizaram o programa implementado no Scilab, notou-se que a compreensão da atividade proposta foi melhor absorvida, quando comparada ao Grupo I. Além disso, devido ao aplicativo apresentar as informações sobre os planetas, dentre as quais sua massa, raio e gravidade, tudo isso contribuiu em sua compreensão na relação

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massa-peso com a gravidade, associando-a a equação r

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O re-aproveitamento desse aplicativo adaptado ao programa do Ensino Fundamental I possibilitou notar ele facilitou a compreensão do conteúdo, por esse, muitas vezes, ser abstrato aos alunos. Isso novamente se justifica, devido ao software apresentar recursos gráficos adequados à visualização da proporcionalidade dos astros do Sistema Solar. Para validar essa afirmação, foi realizada uma intervenção junto aos alunos, para se analisar sua compreensão antes e após o uso da ferramenta computacional. Com isso, notou-se que houve

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uma significativa melhoria na compreensão dos alunos em relação aos tamanhos dos astros.

## Considerações Finais

A inserção das tecnologias da informação e comunicação (TICs) como objetos de aprendizagem, proporcionam formas alternativas de aprendizagem, pois possibilitam recursos visuais e interativos interessantes de serem explorados no contexto escolar. Nesse sentido, esse trabalho explora o software livre Scilab ao se desenvolver um aplicativo para visualizar as relações de proporcionalidade dos astros do Sistema Solar e a disposição de informações sobre esses, que influem na gravidade de cada um.

Como exposto nesse trabalho, o aplicativo aqui desenvolvido pode ser utilizado por professores do Ensino Fundamental e Médio e vastamente distribuídos gratuitamente, pois utilizou-se recursos de software livre para proporcionar práticas docentes alternativas que empregam o uso da tecnologia com o intuito de motivar os alunos a compreenderem os conteúdos associados ao currículo escolar

Além disso, como mencionado ao longo do trabalho, devido a vasto número de recursos que o Scilab apresenta, o aplicativo aqui desenvolvido poderia agregar outros recursos que poderiam ser utilizados em outras áreas do conhecimento. Isso se justifica pelos resultados positivos que a inserção dessa tecnologia proporcionou nas análises aqui apresentadas, que facilitaram a construção do conhecimento dos alunos e possibilitou que esses docentes iniciantes explorassem processos alternativos de ensino-aprendizagem.

## Agradecimentos

Às Escolas E.E. Jair Barth e E.E. Cel. Fernando Prestes, aos professores supervisores Aline Cândido e Demóstenes Hessel pela parceria. Os autores também agradecem à CAPES pelo suporte financeiro através do programa PIBID.

## Referências:

Brasil. Secretaria de Educação Básica. Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN): Ciências Naturais /Secretaria de Educação Ensino Médio . Brasília : MEC/ SEF, 2000. Disponível em: &lt;portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/livro03.pdf&gt;. Acessado em: 06 nov. de 2014.

BR SCILAB -A ORIGEM . Disponível em: &lt; http://brscilab.blogspot.com.br/2012/10/br-scilab-origem.html&gt;. Acessado em: 06 nov. de 2014.

DA SILVA, Robson Santos. Objetos de aprendizagem para educação a distância . Novatec. 2011.

PIRES, Paulo S. da Motta. Introdução ao Scilab Versão 3.0 , 2004. Disponível em: &lt;http://www.dca.ufrn.br/~pmotta/sciport-3.0.pdf&gt;. Acesso em: 06 nov. 2014.

KAY, Robin H.; KNAACK, Liesel. Evaluating the learning in learning objects. Open Learning , v. 22, n. 1, p. 5-28, 2007.

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WILEY, D. A. Connecting learning objects to instructional design theory: Adefinition, a metaphor, and a taxonomy . In D.A.Wiley (Ed.), The Instructional Use of Learning Objects, 2000.

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