DESENVOLVIMENTO DE UM SOFTWARE DIDATICO PARA O ENSINO DO SISTEMA SOLAR

## DESENVOLVIMENTO DE UM SOFTWARE DIDATICO PARA O ENSINO DO SISTEMA SOLAR

## Cristine Inês Brauwers , Luan Araujo dos Santos 1 2

- 1 Centro Universitário UNIVATES, cbrauwers@universo.univates.br
- 2 Centro Universitário UNIVATES, luan.araujo.santos@gmail.com

## Resumo

- O trabalho a ser apresentado é uma atividade voluntária junto ao Projeto de Extensão 'Desvendando o Céu: Astronomia no Vale do Taquari' e tem como objetivo descrever o desenvolvimento de um software multiplataforma para a melhor exploração dos conteúdos relacionados à Astronomia em sala de aula. Com base nos pré-requisitos acima listados, desenvolveu-se um sistema em Java, utilizando a biblioteca gráfica JOGL, e o ambiente de desenvolvimento Netbeans. Na atual fase de testes já foram implementadas algumas funcionalidades, como a alteração do astro central, podendo assim simular alguns modelos, como o heliocêntrico e geocêntrico, além de rotacionar e aproximar a câmera dos astros entre outras funções. Porém, percebeu-se que o sistema apresentava baixo desempenho, o qual era o gargalo para o aprimoramento das funcionalidades; corrigido este problema, tornou-se viável a implementação de novos fenômenos, aumentando assim as funcionalidades e utilidades para o ensino. Almeja-se que no futuro, este trabalho seja de grande valia para a divulgação do Ensino de Astronomia entre estudantes, professores e comunidade geral .

Palavras-chave : Ensino de Astronomia; Divulgação de Conhecimento Científico; Softwares Educativos

## Detalhamento de Atividades:

- O projeto de extensão 'Desvendando o Céu: Astronomia no Vale do Taquari', está sendo desenvolvido no Centro Universitário UNIVATES, e conta com o envolvimento de alunos voluntários, estagiários e professores colaboradores. Uma das ações desenvolvidas é a elaboração de um software didático, que terá como objetivo, servir de apoio para aulas de Astronomia na escola básica, em especial, para o ensino de alguns dos movimentos e fenômenos relacionados ao nosso sistema solar. É comum que se encontre erros conceituais em materiais didáticos populares (AMARAL e MEGID NETO, 1997). Um exemplo claro deste fato, são as explicações do porque existem as estações do ano, onde alguns livros afirmam que ocorrer em decorrência da variação da distância Terra-Sol em uma órbita elíptica de grande excentricidade e de variações das posições do eixo de rotação da terra, quando na verdade o fator determinante na existência do fenômeno das estações é o eixo de inclinação da Terra em sua orbita que possui uma pequena excentricidade em sua translação em torno do Sol. Percebe-se também que alguns professores se sentem inseguros em abordar o assunto em aula.
- A simulação possibilitada pelo software desenvolvido é um modelo simplificado da realidade e auxilia a suprimir algumas informações mais complexas, permite a visualização de alguns fenômenos de forma isolada e tridimensional, o que pode vir a facilitar a compreensão de inúmeros fenômenos. É possível, por exemplo,

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26 a 30 de janeiro de 2015

visualizar o nosso sistema solar, com o Sol e os oito planetas, a Lua, que é o satélite natural da Terra e os anéis de Saturno, desenvolvendo o movimento de translação com a órbita dos planetas tendo o Sol como centro de gravidade, de acordo com o modelo heliocêntrico. É possível também visualizar o modelo Geocêntrico ou colocar quaisquer um dos outros astros como centrais das órbitas do sistema, permitindo visualizar diferentes possibilidades de referenciais.

Outras possibilidades de manipulação do software são: a opção de girar a simulação nos 3 eixos; aproximar e afastar a visualização; ampliar os detalhes; aumentar e reduzir a velocidade da animação; pausar; ligar e desligar as sombras; além da possibilidade de visualizar as órbitas dos astros considerando diferentes pontos de vista, como citado acima.

- O programa foi desenvolvido em linguagem Java, para aumentar a portabilidade para outros sistemas operacionais (compatível com Windows e Linux), no ambiente de desenvolvimento NetBeans, que possui ótimas ferramentas para agilizar o desenvolvimento de aplicações em Java. Foi utilizada a biblioteca livre JOGL (em Java.net).

Existem outros softwares disponíveis com funções similares, mas muitos deles apresentam um manuseio muito complexo, que os torna de difícil utilização. Optou-se, então, por desenvolver um software de nível iniciante, com vantagens e limitações que sejam de nosso conhecimento e domínio, sendo melhorada conforme a necessidade, evitando a sobrecarga do programa com funções desnecessárias.

## Analise e Discussão do Relato:

O software desenvolvido conta com dados atualizados, como velocidade e tamanho de cada astro existente neste, porém as imagens não estão ainda construídas na mesma escala de tamanho.

Optou-se por desenvolver o sistema em Java devido à portabilidade do mesmo, podendo ser utilizado tanto em Windows como em Linux, além de ser a linguagem mais utilizada e ensinada na instituição. Na figura 1 temos uma imagem do sistema planetário que constitui o programa. Nesta cena é possível perceber que a textura dos planetas e do Sol está baseada em características reais conhecidas de cada astro, porém os tamanhos dos planetas e das órbitas ainda não estão na mesma escala do Sol.

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Figura1: uma visualização do sistema solar apresentado pelo software desenvolvido.

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Fonte: Imagens do software durante o uso.

Dentro do software já é possível realizar diversas práticas. No quadro abaixo estão listados alguns comandos com a função que desempenha no momento:

Tabela 1: Comandos e funções do software

Além das funções descritas acima, também é possível modificar o astro que está no centro de rotação do sistema, podendo desta forma simular além do modelo Heliocêntrico, o modelo Geocêntrico e verificar como seria a configuração tendo outros astros como astro principal do sistema solar, conforme comandos indicados na tabela 2.

Tabela 2: Comandos que permitem alterar o astro central

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Figura 2: Imagens mais detalhadas do software, Imagem 1: Visualização em detalhes da terra, Imagem 2: Simulação do sistema Geocêntrico, Imagem 3: Simulação executada em altíssima resolução (194940 vértices), Imagem 4: Simulação executada em baixa resolução (4932 vértices).

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Fonte: Imagens do software durante o uso.

O uso desta ferramenta permite também uma melhor visualização nas mudanças de estações ao longo do ano, facilitando o entendimento e auxiliando na formação de ideias concretas por parte dos alunos, evitando divagações e permitindo ao professor explicações com maior base prática, solucionando dúvidas de maneira mais precisa, ao passo que um maior número de informações disponível ao aluno tende a aguçar o interesse do mesmo em Astronomia.

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Figura 3: Observação da inclinação do eixo da Terra ao longo das respectivas estações do ano.

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Fonte: Imagens do software durante o uso.

Uma dificuldade enfrentada durante o desenvolvimento da ferramenta foi a determinação da qualidade gráfica que iria ser utilizada no software, pois o nível de detalhamento e o desempenho são aspectos concorrentes e igualmente importantes para que o mesmo seja didaticamente eficiente. Decidiu-se utilizar um nível relativamente alto de detalhes e implementar funções que alteram a complexidade da simulação, tornando-o mais rápido ao desligar funções como sombras, texturas e linhas de órbita, as quais podem ser reativadas à qualquer momento, tendo em vista que muitas escolas utilizam computadores obsoletos, cujo hardware gráfico não é nativamente compatível com OpenGl, sendo o mesmo calculado por software, o que sobrecarregaria o processador e a memória RAM.

Na atual versão do software, devido à limitações do OpenGl, um astro não gera nativamente sombras no outro, e devido à problemas de desempenho, decidiuse não implementar estas funções em software, pois iria tornar o sistema muito lento e instável. Esta limitação impossibilita, a ilustração de fenômenos como eclipses solares e lunares, bem como as fases da Lua. Atualmente já foi melhorada a animação, tornando-a mais rápida e utilizando-se menos memória RAM. Conseguiuse tais melhorias com a troca da textura do Sol, pois a textura que estava sendo utilizada anteriormente, no formato PNG, tornava a aplicação muito lenta quando o Sol estava sendo exibido. Com a troca da textura, por uma no formato GIF, o sistema apresentou grande aumento de desempenho, sendo agora viável a implementação das sombras projetadas.

Há outros programas semelhantes disponíveis, porém ou são complicados de se utilizar ou apresentam pouca qualidade, não sendo fiéis à realidade, seja pelas texturas, pelas dimensões, pelas distâncias, pelas velocidades ou por combinações destas, tornando-se assim um recurso de difícil compreensão e utilização.

## Considerações:

Nos dias de hoje, qualquer tecnologia que possui algum potencial, ou alguma característica de transmissão de informação e permite a manipulação de informações, parece adequar-se perfeitamente as atividades ligadas à Educação, por isso é difícil descrever um software didático. Porém vendo nesta perspectiva, qualquer jogo, aplicativo, software que ensine algum conteúdo, um localizador de

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mapa, um livro online, pode ser considerado um software educacional. Mas pode-se definir um software educacional pedagógico de forma geral, como aquele software desenvolvido com a finalidade de ser utilizado como uma ferramenta facilitadora do processo de ensino-aprendizagem, caracterizado por: facilidade de uso, mostrar se atrativo para os alunos e possibilita que o aluno explore conteúdos livremente, privilegiando desta maneira as diferentes velocidade das aprendizagens.

Teixeira e Brandão (2003) afirmam que o uso de um computador na fase de ensino aprendizagem só faz sentido a partir do momento que o professor arquiteta o recurso como uma ferramenta de apoio em suas práticas e atividades, sendo este utilizado como um instrumento de planejamento e realização. Este elemento motiva e ao mesmo tempo gera desafios que possibilitam o surgimento de novas práticas pedagógicas, tornando o processo ensino-aprendizagem uma atividade inovadora, dinâmica, participativa e interativa. Portanto, os softwares educacionais são apenas ferramentas de auxilio no processo de aprendizagem. O uso do software tem a finalidade de auxiliar, não resolver problemas existentes na educação.

Durante seu estudo sobre o uso de softwares como material didático, Chaves (2012) trás a seguinte situação, onde exemplifica e cita quando e porquê os professores buscam novas tecnologias para serem utilizadas em sala de aula, substituindo a didática clássica insuficiente para a atual geração:

Estudando sobre software educacional, percebi que as necessidades dos professores em buscaram um software educativo acontece no momento que ele sente a vontade (quase uma obrigatoriedade) de inovar suas aulas, deixando- as mais dinâmicas, interessantes, criando recursos diferenciados para que a aprendizagem seja mais prazerosa. O ponto importante nesse caso, é o software se adequar ao planejamento de aula e conteúdos dos professores, que não se preocupam com a tecnologia a ser utilizada em si, mas com o resultado de um melhor desempenho dos alunos com as matérias.

Sabe-se que a melhor maneira de escolher um software educacional é realizar uma analise se este recurso a ser utilizado atingindo o conteúdo a ser abordado, pois se sabe que o professor não disponibiliza de tempo para ficar 'criando' e 'estudado' todas as ferramentas que este oferece. Esse é o ponto chave para diferenciar a quantidade de softwares já existente. Cabe então somente ao professor se interessar na busca pelas informações básicas para seu uso e ainda conhecimentos sobre as opções existentes, possibilidades, limitações, vantagens e desvantagens desta ferramenta. Partindo então para seu uso, onde passa a ser considerado um material didático de qualidade e que faça sentido para o ensino de seus alunos. Seguindo ainda com Chaves (2012),

Um software com qualidade é aquele que estimula a aprendizagem do aluno através de exemplos práticos e de forma que o aluno possa construir seu próprio conhecimento. Além disso, o software deve ter abordagens diferentes de ensino, pelo fato de alguns alunos se adaptam mais a um tipo de abordagem do que a outras. Por isso, quem desenvolve o software deve levar em conta a maneira de aprender de cada um. Algumas pessoas são mais auditivas, outras visuais e outras gestuais. O software deve ter formas variadas para pessoas diferentes, funcionando mais ou menos com uma marca de roupa, que deve possuir em suas coleções modelos diferente para gostos (e necessidades) específicos.

Tendo como proposta de continuidade de uso do software, será analisado uma forma de implementar o recurso como material de apoio nas aulas de Astronomia, estas que fazem parte da metodologia do Projeto de Extensão denominado por 'Desvendando o céu: Astronomia no Vale do Taquari', o qual

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ocorre no Centro Universitário UNIVATES, sendo objetivo do projeto oferecer capacitação teórico-metodológica na área da Astronomia para o publico em geral. Discutir propostas de inserção do ensino da Astronomia na educação básica, contribuir para a melhoria do ensino de Astronomia na Região do Vale do Taquari através da realização de atividades de extensão, visando propiciar uma melhor fundamentação teórica e metodológica para professores em geral, realizar cursos de extensão e sessões de observação do céu.

O projeto tem como seu publico alvo, professores, alunos de áreas afins e outros interessados ao tema, onde a partir do uso deste recurso, será possível uma visualização de diferentes aceites quanto à sua utilização, onde a partir desta analise será possível identificar novas operações e recursos que o software possa conter.

Embora a Astronomia faça parte dos programas de ensino da maioria das escolas dos estados brasileiros (TREVISAN, 1999), a garantia de que os alunos tenham aprendido conceitos básicos da área nem sempre é uma realidade, pois existem dúvidas que poderiam ter sido sanadas na escolarização básica. Esperamos, com este software, possibilitar mais um instrumento de divulgação da Astronomia e da cultura científica para estudantes e professores, assim como também para o público geral, que tem a curiosidade no assunto.

Uma das facilidades apresentadas é que, em consonância com as constantes descobertas astronômicas, o software poderá facilmente passar por atualizações periódicas, que estarão disponíveis para acesso através da internet.

Levando em conta as futuras implementações a serem realizadas no software, pode-se afirmar que as atualizações farão desta ferramenta didática, um recurso cada vez mais útil e aceito por professores e alunos para auxiliar na aplicação de conteúdos e explicação dos mesmos a serem trabalhados na área da Astronomia, pois terá diversas funções relacionadas a várias áreas de conhecimento em torno desta, a qual faz parte dos currículos escolares das escolas básicas.

## Referências

AMARAL, Ivan A.; MEGID NETO, Jorge. Qualidade do livro didático de Ciências: o que define e quem define? Ciência &amp; Ensino, Campinas, n.2, p. 13-14, jun.1997.

CHAVES, Eduardo. O que é um Software Educacional? Disponível em http://www.chaves.com.br/TEXTSELF/EDTECH/softedu.htm. Acesso em 23/03/2012.

MALHEIROS, Marcelo, de Gomensoro Malheiros. Apostilas da Disciplina de Computação Gráfica . Centro Universitário Univates, 2011/A. (Não Publicado)

TEIXEIRA, Adriano Canabarro; BRANDÃO, Edemilson Jorge Ramos. Software educacional: o difícil começo . CINTED-UFRGS, v.1, n.1, fev, 2003. Disponível em:

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http://www.cinted.ufrgs.br/eventos/cicloartigosfev2003/adrianoS.pdfAcesso: 23/03/2012.

TREVISAN, R. H. A Astronomia no Ensino Fundamental e Médio -Palestra. IV- Encontro Brasileiro de Ensino de Astronomia, Rio de Janeiro, 1999.

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