O USO DE SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS NO ENSINO DE FÍSICA

## 'O USO DE SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS NO ENSINO DE FÍSICA'

## * Eflaviano Pires Macedo , Alexandre Tadeu Gomes de Carvalho 1 2

1 Fundação Educacional de Caratinga / eflaviano@funec.br 2 Universidade Federal de Viçosa / atadeu@ufv.br

## Resumo

O presente trabalho relata a experiência de uso de simulações computacionais 3D como elemento auxiliar no ensino de física no ensino médio. As simulações 3D transformam a aula tradicional, adicionando um dinamismo capaz de despertar o interesse dos estudantes e auxiliando no entendimento da mesma, por meio do extraordinário realismo visual com que são apresentados os fenômenos físicos. Esta experiência foi realizada numa escola particular do município de Caratinga - MG, região da Zona do Rio Doce, no Leste Mineiro e seus resultados avaliados por meio da aplicação de um questionário de pesquisa educacional. Dentre os estudantes da 2ª e 3ª séries do ensino médio que participaram da pesquisa, a grande maioria era do sexo feminino e da faixa etária compreendida entre os 16 e 18 anos de idade. A pesquisa revelou a preferência da maioria deles pelas aulas de física nas quais são exibidas simulações computacionais em 3D sobre o tema da aula. Foi também possível verificar uma melhoria substancial na compreensão do assunto abordado como resultado da exibição das simulações. A nossa experiência com o uso das simulações computacionais como elemento auxiliar as aulas expositivas têm se revelado muito eficiente em motivar os estudantes e propiciar uma melhor compreensão dos fenômenos físicos estudados.

Palavras-chave : simulações 3D, simulações não interativas.

## Introdução

No presente, um propalado dito é que os estudantes são do século XXI, os professores do século XX e a escola do século XIX. Tal dito faz referência à reduzida disseminação do uso das tecnologias computacionais e da linguagem multimídia dentre os professores e escolas. A linguagem multimídia possibilita o uso de diferentes mídias, textos, sons, imagens, vídeos e simulações, numa única tecnologia de apresentação. Este conjunto de recursos tecnológicos, integrados entre si, somados à comunicação em rede compõem as Tecnologias da Informação e Comunicação ou TIC.

A despeito da reduzida aplicação das TIC no ensino, uma pesquisa recente (Comitê Gestor da Internet no Brasil, 2012) revela mudanças neste quadro, com crescimento do uso das TIC no ambiente escolar e educacional, como resultado de políticas públicas dedicadas à inclusão digital, ao uso das TIC na educação e à universalização da banda larga, dentre outras.

A disseminação do uso de computadores pessoais e dos telefones celulares conectados à internet, além dos vídeos games, pela população em geral e pelos jovens em especial, incorpora de forma abrangente entre os brasileiros o uso da linguagem multimídia e das TIC. Este aspecto é da maior relevância, visto a importância da linguagem no processo ensino-aprendizagem, e deve ser considerado pelos educadores.

A teoria da aprendizagem, elaborada no início do século XX por Vygotsky, considerava a linguagem um agente capaz de exercer influência no fluxo do

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26 a 30 de janeiro de 2015

pensamento que elabora o aprendizado, por meio da interiorização do dialogo que o indivíduo estabelece com o meio. Estudos mais recentes reportam que

"ajudar os jovens que estudam ciência a construírem melhores modelos científicos da natureza é um papel muito promissor para os computadores, especialmente para as simulações e os laboratórios virtuais baseados em microcomputadores' (MINTZES et al. 2005, p. 214).

## Segundo Moreira (2011, p.118),

'para Vygotsky, o único bom ensino é aquele que está à frente do desenvolvimento cognitivo e o dirige. Analogamente, a única boa aprendizagem é aquela que está avançada em relação ao desenvolvimento. A aprendizagem orientada para níveis de desenvolvimento já alcançados não é efetiva, do ponto de vista do desenvolvimento cognitivo do aprendiz'.

Esta perspectiva do ensino evidencia a importância de que os professores da atualidade acompanhem de perto os desenvolvimentos das TIC.

Neste trabalho relatamos resultados preliminares do uso de software de simulação computacional e vídeos, em três dimensões (3D), aplicados como elementos auxiliares no ensino de física durante as aulas expositivas. Trata-se de simulações não interativas, abordando diversos fenômenos físicos, que, em razão da linguagem, cativam o interesse dos alunos e auxiliam na compreensão e entendimento dos fenômenos estudados.

As simulações computacionais, de forma geral, envolvem o estudante e favorecem o desenvolvimento de um modelo mental dos fenômenos que acontecem em seu entorno. Dessa maneira os estudantes, com sua capacidade de abstração, poderão desenvolver hipóteses e testá-las, interagindo com o modelo usado na simulação, de tal forma que poderá dar novas definições a conceitos adquiridos ou até mesmo redefini-los e aplicá-los.

Quanto maior o grau de interatividade da simulação melhor será a participação efetiva do aluno com o modelo experimental, mas quando a simulação for não interativa, porém muito bem elaborada, o aluno também terá um bom grau de interesse e participação. A projeção em 3D oferece um extraordinário nível de realismo, que promove esta interação.

Deste modo, o cuidado na aplicação dos recursos simulacionais é essencial, pois em caso contrário o aluno pode formar uma visão distorcida a respeito do mundo, como ser levado a pensar que este pode ser controlado tal como na simulação (Valente, 1993 apud Fonseca, 2006, p. 35).

## Para Ausubel, citado por Moreira (2011, p. 161),

'aprendizagem significativa é um processo por meio do qual uma nova informação relaciona-se com um aspecto especificamente relevante da estrutura de conhecimento do indivíduo, ou seja, este processo envolve a interação da nova informação com uma estrutura de conhecimento específica, a qual Ausubel define como conceito subsunçor, ou simplesmente subsunçor, existente na estrutura cognitiva do indivíduo'.

## Ainda para Ausubel,

'A aprendizagem significativa ocorre quando a nova informação ancora-se em conceitos ou proposições relevantes, preexistentes na estrutura cognitiva do aprendiz'.

Desta forma a aprendizagem será significativa para o estudante se este puder correlacionar o aprendizado teórico ao prático, ou seja, se o professor conseguir organizar a estrutura cognitiva do estudante com as aulas expositivas certamente

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estará contribuindo com a formação de subsunçores que serão ancorados com as simulações computacionais, em especial as simulações 3D que traz um realismo imensurável para compreensão dos fenômenos estudados, por parte dos estudantes, apresentando uma realidade em três dimensões estes se sentem 'dentro' do experimento, dando significado à aprendizagem tornando-a mais prazerosa, ou seja, significativa.

## Descrição do trabalho desenvolvido

Investigamos o efeito do uso de simulações computacionais nas aulas de Física da Escola Professor Jairo Grossi, localizada na cidade de Caratinga, em Minas Gerais. É uma escola particular, mantida pela Fundação Educacional de Caratinga (FUNEC), que oferece 4 aulas de Física por semana em todas as séries do ensino médio. Dados quantitativos foram obtidos por meio da aplicação de um questionário de pesquisa educacional. A população abrangida pequena, composta por 8 estudantes das 2º e 3º séries do ensino médio, sendo 37,5% indivíduos do sexo masculino e 62,5% do sexo feminino, na faixa etária entre 16 e 18 anos de idade. Após responderam o questionário de pesquisa educacional, os estudantes assistiram a uma aula expositiva versando sobre a experiência de Hans Christian Oersted e campo magnético, e em seguida responderam duas perguntas dissertativas. A primeira solicitava que descrevessem a experiência de Oersted e a segunda, que descrevessem o procedimento para determinar o sentido das linhas de força do campo magnético produzido por uma corrente elétrica, de intensidade constante, que percorre um fio condutor retilíneo. Logo após os estudantes assistiram à simulação em 3D, Eureka.in - Módulo 3D Estereoscópico, e novamente responderam às mesmas perguntas.

## Resultados obtidos

A pesquisa revelou que 87,5% dos estudantes jogam vídeo games e que 100% usam frequentemente computar conectado à internet, portanto indivíduos familiarizados com a linguagem multimídia, fato que facilita o uso de simulações em sala de aula. Nossa pesquisa revelou também que 75,0% dos entrevistados acham que assistir vídeos sobre experimentos de física facilita seu aprendizado dessa disciplina, conforme representado na figura 01.

Figura 01: Respostas à questão 12 do questionário

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Do total de participantes, 50,0% nunca acessou sites de simulações de experimento de física e 37,5% deles acessou alguma vez, conforme representado na figura 02.

Figura 02: Respostas à questão 13 do questionário

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Dentre os estudantes entrevistados, 50,0% acreditam que brincar com as simulações de Física facilita seu aprendizado dessa disciplina. A questão de número 15 revelou que 37,5% dos estudantes se sentem motivados brincando com as simulações de Física, 12,5% não se sentem e 50,0% não brincam com as simulações. A figura 03 mostra estes últimos resultados.

Figura 03: Respostas à questão 15 do questionário

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Para a questão 17 do questionário, um percentual de 75,0% dos estudantes acredita que aprendem com mais facilidade quando o professor utiliza as simulações e 25,0 % responderam que o seu professor não utiliza simulações.

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Figura 04: Respostas à questão 17 do questionário.

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A questão 18 revelou que 87,5% a preferencia dos estudantes pelas aulas em que o professor usa as simulações computacioanis conforme representado na figura 05.

Figura 05: Respostas à questão 18 do questionário

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A figura 06 mostra os estudantes assistindo uma aula com simulação 3D da experiência de Oersted. A questão 19 do questionário indagou se os estudantes

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percebiam similaridade de linguaguem entre os games e as simulações, somente 40% responderam sim e os demais não foram capazes de avaliar.

Figura 06: Fotografia dos estudantes usando os óculos para visualização da projeção das simulações em 3D.

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## Conclusão

Nossos resultados sugerem que os estudantes gostam, aprendem mais e com melhor resultado quando se usa de simulações em sala de aula, mesmo sendo objeto de estudo uma simulação não interativa como a desta pesquisa.

Após o uso da simulação 3D com a experiência de Oersted, tornou-se evidente, por meio das respostas oferecidas pelos estudantes, uma melhora significativa no entendimento desta experiência.

Nossas experiências com o uso de simulações nas aulas de física revelou que as simulações oferecem suporte significativo aos livros didáticos, porém, seguindo a teoria Ausubeliana, revelou também que o tratamento da ciência

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laboratorial se não for bem planejado poderá ser encarado pelos estudantes como exercícios maçantes e sem significado.

## Referências

COMITÊ GESTOR DA INTERNET NO BRASIL. Pesquisa sobre o uso das tecnologias de informação e comunicação no Brasil : TIC Educação - 2011. São Paulo, 2012.

FONSECA, S. C. M. da. Influência de gases inertes no equilíbrio químico: nuances e simulações computacionais . 2006. 270 f. Dissertação (Mestrado em Educação Multimídia) - Faculdade de Ciências, Universidade do Porto. 2006 .

MINTZES, Joel. J., WANDERSEE, James. H., NOVAK, Joseph. D. (Editors); Teaching Science Understanding: A Human Constructivist View. London: Elsevier Academic Press, 2005.

MOREIRA, Marco .A.; Teorias de Aprendizagem. 2ª ed. São Paulo: Ed. EPU, 2011.

VYGOTSKY, L. S. ; Pensamento e linguagem. São Paulo: Martins Fontes, 1989.

Eureka.in - Módulo 3D Estereoscópico; software desenvolvido por Designmate (I) Pvt. Ltd Horizon, INDIA, representado no Brasil por XD EDUCATION, Rua Dr. Albuquerque Lins, 200 - São Paulo - SP, http://www.3deducation.com.br/

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