A UTILIZAÇÃO DE SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS COMO AUXÍLIO PARA A PRÁTICA DOCENTE EM FÍSICA

## A UTILIZAÇÃO DE SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS COMO AUXÍLIO PARA A PRÁTICA DOCENTE EM FÍSICA

Juliana Gonçalves Dias ¹, David Leandro Pereira Miranda ², Rislei Alves de Magalhães³, José Antônio Duarte Santos 4

¹Instituto Federal do Norte de Minas Gerais-campus Salinas, davidleandro21@yahoo.com.br ²Instituto Federal do Norte de Minas Gerais-campus Salinas, jugonsalves.rpm@gmail.com

³Instituto Federal do Norte de Minas Gerais-campus Salinas, risleialves87@gmail.com

4Instituto Federal do Norte de Minas Gerais-campus Salinas, jose.santos@ifnmg.edu.br

## Resumo

Com a grande ascensão das tecnologias, diversas metodologias surgem fazendo com que as escolas procurem se adequar, com o objetivo de incentivar os estudantes ao uso de tais recursos tecnológicos que podem ser inseridos no cotidiano escolar, tornando-o mais atrativo para o estudante. A partir desse pressuposto, foi desenvolvida uma aula com os estudantes de uma instituição pública de ensino da cidade de Salinas - MG, com o objetivo de utilizar a simulação computacional para melhor abordar o conteúdo apresentado. A coleta de dados antes e após a atividade foi realizada através da aplicação de questionários, como diagnóstico da turma e depois para verificar a aprendizagem por meio da metodologia utilizada. Os questionários utilizados foram semelhantes. Por fim, de acordo com a análise foi possível observar que a atividade auxiliou os estudantes no entendimento do conteúdo. Conclui-se que simulações podem representar uma importante estratégia metodológica para que a aprendizagem se efetive de maneira eficaz, pois esse recurso desperta a atenção dos estudantes e a partir delas várias situações podem ser observadas e analisadas.

Palavras-chave : Simulação computacional, Ensino de Física, Energia, Trabalho.

## Introdução

Atualmente com a grande ascensão das tecnologias, o mundo vem se adaptando e buscando formas para que os novos recursos tecnológicos possam contribuir para que novas perspectivas sejam alcançadas. A escola nessa ótica deve perceber que a tecnologia de informação e comunicação abre novas oportunidades para a criação de espaços de aprendizagem, colaborativos e interativos (BONILLA 2005, p.201). Para tanto, os professores ainda em sua formação precisam buscar suporte para aprender a contextualizar o aprendizado e as experiências vividas em sua formação, para a realidade de sua sala de aula, compatibilizando as necessidades e os objetivos pedagógicos propostos aos estudantes, (VALENTE, 1996 p. 17).

Compreender de forma prática o objeto de estudo em sala de aula é um desafio para o estudante, assim como é para o professor desenvolver práticas que possibilitem que este estudante se envolva com a parte de comprovação e experimentação com base nos conceitos construídos em sala de aula, (Reginaldo 2012). Neste contexto, com o desenvolvimento das tecnologias de informação e comunicação (TIC) e a necessidade de demonstrar aos estudantes o conhecimento de forma acessível e palpável, surgem às simulações computacionais através de

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23 a 27 de janeiro de 2017

Laboratórios Virtuais como uma alternativa para implementação das práticas educacionais, (HOHENFELD 2009).

Nesta ótica, Anjos (2008) aponta que os recursos computacionais constituem uma boa alternativa de solução para os problemas que o ensino de Física enfrenta, visto que os estudantes sempre veem a disciplina como apenas memorização de fórmulas, nesse sentido as simulações apresentam a Física para uma lado mais contextualizado, com exemplos claros e de fácil entendimento. Nesse sentido, os Parâmetros Curriculares Nacionais afirmam que 'é inegável que a escola precisa acompanhar a evolução tecnológica e tirar o máximo proveito dos benefícios que esta é capaz de proporcionar.' (BRASIL, 2002 p. 88).

Afim de oferecer melhores condições para o estudante e toda comunidade escolar, compete aos professores se adequar aos novos meios de tecnologia, informação e comunicação, como afirma Nascimento (2001), 'de nada adianta ter uma escola informatizada se não existirem professores capazes de entender o grande desafio de pensar e agir sobre uma nova lógica'.

A partir deste pressuposto, este trabalho objetiva desenvolver uma aula com a utilização de recursos didáticos, com os estudantes de uma turma da 1ª série do ensino médio de uma escola da cidade de Salinas-MG, utilizando as simulações como objetivo de estimular os estudantes na compreensão do conteúdo apresentado, demostrar e orientar os discentes quanto ao uso de simulações, utilizar uma simulação computacional em sala de aula que faz referência ao conteúdo trabalhado, e propiciar espaço para aprendizagem a partir de múltiplas representações da realidade.

## Referencial teórico

Buscando amenizar algumas lacunas que possam ficar no ensino de Física, foi escolhido o uso de simulações computacionais por proporcionar aos discentes maior visibilidade sobre alguns aspectos na Física, fazendo com que recursos didáticos, diferente das aulas tradicionais possam ser utilizados em sala de aula, tratando desde vetores, altas velocidades ou até mesmo fenômenos microscópicos. Neste sentido, Xavier (2012 p. 62) defende que:

Dentro da Física lidamos com alguns assuntos que muitas vezes estão fora do alcance dos sentidos do ser humano, tais como: corpos com altas velocidades, instantes de tempo muito pequenos, e processos dotados de grande complexidade e abstração. Para superar nossas limitações e facilitar o entendimento destes conteúdos, utilizamos o computador como importante ferramenta.

As simulações podem servir como auxilio na construção de conceitos Físicos, várias pesquisas, Hohenfeld (2009), Araújo (2005), Macedo e Carvalho (2013) e Arantes et al. (2010), apontam que o uso destas contribuem para o aprendizado, principalmente em atividades experimentais, ou em situações em que os elementos estudados não forem visíveis a olho nu, Medeiros & Medeiros, (2002) afirmam que 'as simulações podem ser bastante úteis particularmente quando a experiência real for impossível de ser realizada pelos estudantes'.

Entre várias pesquisas na área destaca-se Studart (2011), na qual mostra em sua pesquisa que 64% dos docentes das escolas por ele pesquisadas apontam que o estudante tem mais conhecimentos do que eles sobre as TICs, ou seja, com o avanço da tecnologia, hoje em dia cada vez mais os adolescentes estão conectados

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à internet, isso faz com que eles tenham melhor domínio destas tecnologias do que professores que não tiveram contato com estes recursos em sua formação. Apesar disso uma parte dos docentes concordam que quando há o uso de tecnologia, o estudante se interessa mais em aprender, pois quando as aulas apresentam metodologias diferentes há um maior envolvimento dos estudantes (STUDART, 2011).

No entanto, Pastorio e Sauerwein (2013) afirmam que, não saber adequar o uso pedagógico das novas tecnologias em suas aulas, significa permanecer no ensino tradicional, em contrapartida compete aos educadores uma busca por diferentes abordagens, com o objetivo de utilizar os recursos metodológicos em suas aulas, a partir de um planejamento flexível, envolvendo todos os estudantes de maneira a colaborar para com suas aulas.

## Metodologia

Inicialmente foi realizado um estudo bibliográfico à respeito do uso de simulações nas aulas de Física, buscando referências para o desenvolvimento do trabalho, sendo este de caráter qualitativo. Num segundo momento, escolhemos uma instituição de ensino para desenvolvimento das atividades, sendo esta uma escola da rede estadual da cidade de Salinas-MG, foi escolhida uma turma da 1ª série do ensino médio. O motivo pela escolha da escola foi pelo fato de que um dos autores atua como bolsista do Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (Pibid), na escola.

Com base nas informações transmitidas pelo professor, foi elaborado um roteiro de aula desenvolvido para os 35 estudantes da turma selecionada, o roteiro de aula foi estruturado para propor uma aula interativa, que apresentasse como um dos objetivos a demonstração das simulações computacionais em Física, a aplicação das atividades teve a duração de três aulas de 50 minutos cada.

Para iniciar as atividades aplicou-se um questionário que possuía seis questões de múltipla escolha, algumas conceituais e apenas uma com a necessidade de realização de cálculos, algumas elaboradas pelos autores e outras retiradas de vestibulares ou sites de ensino, todas com a finalidade de analisar o conhecimento prévio, em seguida foi ministrada uma aula abordando o tema Trabalho e Energia, e suas aplicações no cotidiano.

Na aula supracitada, para melhor ilustrar simulações computacionais previamente selecionadas foram demonstradas com o auxílio do projetor multimídia. As simulações foram selecionadas pelos seguintes critérios: Relação com o conteúdo, acesso gratuito, interatividade e facilidade na utilização. Foram utilizadas as simulações do Physics Education Technology (PhET), projeto desenvolvido por engenheiros e educadores da Universidade do Colorado (PhET, 2015).

Foi utilizada a simulação computacional Energy Skate Park , que apresenta de forma clara e objetiva as transformações de energia estudada na teoria, relações como transformação de Energia Potencial Gravitacional em Energia Cinética, e conservação da Energia Mecânica, estas podem ser visualizadas com o auxílio dessa simulação computacional. A figura 01 apresenta uma situação abordada em sala de aula, onde o corpo se encontra em uma das extremidades da pista com uma certa altura, logo possui Energia Potencial Gravitacional.

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Figura 01: Tela inicial da simulação Energy Skate Park.

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Após a aula ministrada foi aplicado um segundo questionário visando analisar se os objetivos haviam sido alcançados, sendo que as questões deste foram semelhantes às do primeiro questionário, com o intuito de analisar se a explicação do conteúdo e as simulações contribuíram para o aprendizado. Após o término das atividades os dados foram quantificados para a descrição posterior.

## Resultados e discussão

A proposta metodológica foi aplicada no horário da aula de Física, de acordo com os objetivos delineados, os dados foram adquiridos por meio dos questionários, que foram analisados e computados afim de analisar se as atividades auxiliaram os estudantes.

O primeiro questionário apresentava seis questões, sendo que apenas uma questão necessitava de cálculo, seguido de questões conceituais. Já no segundo questionário que era semelhante ao primeiro, apresentava novamente seis questões, porém neste foi colocado duas questões que necessitavam de cálculo e quatro conceituais, com o objetivo de verificar se a partir da realização das atividades em sala de aula, os estudantes compreenderam o conteúdo abordado. Optou-se pela troca de uma questão conceitual do primeiro questionário, por uma que necessitava de cálculos para a resolução no segundo, pelo fato de que os estudantes são muitas vezes habituados apenas a resolução de equações, e por relatos de estudantes durante a aplicação do primeiro questionário.

De acordo com a análise nota-se que a questão que obteve um maior número de acertos se referia ao conceito da lei da conservação da energia, quando perguntado: 'A energia não pode ser criada nem destruída esta é uma afirmação da:'. Cerca de 65% acertaram a questão, que é o enunciado da Lei da conservação da energia, como é possível ver no gráfico da figura 02.

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Figura 02 : Resposta da questão 04.

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Em uma outra questão sobre a Lei da conservação da energia, que apresentava a seguinte situação: 'Uma bola de futebol cai de uma janela que se encontra a 12 metros do solo (nível de referência). Considere a aceleração da gravidade como 10, e não despreze a resistência do ar. Podemos afirmar com relação à bola, ao longo de sua queda, que'. Esta questão não obteve um número satisfatório de acertos, somente 23% dos estudantes acertaram. Esta questão de acordo com os estudantes demandava de um pouco mais de atenção e análise por.

No primeiro questionário, apenas uma questão necessitava de cálculo, pedia-se para calcular a energia cinética de um objeto, apenas 13% da turma responderam corretamente. No questionário, os estudantes apresentaram maior dificuldade na questão que necessitava de cálculos, e obtiveram melhor êxito nas questões que demandaram observação de uma situação com teor conceitual. Apesar de relatarem a preferência por questões que envolvessem cálculos.

Na segunda etapa das atividades foi ministrada a aula sobre energia e trabalho, realizada pelos autores e sem a presença do professor responsável pela turma. Iniciou-se abordando o conteúdo com exemplos e demonstrações, em seguida aconteceu a explanação dos conceitos. Foi utilizada a simulação para exemplificar e despertar a atenção dos estudantes para as tecnologias que favorecem a aprendizagem. Durante a aula, alguns estudantes interagiram, fizeram perguntas e considerações.

- O segundo questionário foi aplicado na semana seguinte à prática, para 25 estudantes. Aconteciam na mesma data movimentos esportivos na escola, o que justifica a diminuição da quantidade de estudantes que responderam o questionário.
- O questionário apresentava apenas uma questão diferente do primeiro, como já relatado, na qual precisava ser calculada a energia potencial gravitacional de um corpo, informado todos os dados, 58% dos estudantes acertaram. A questão que solicitava o cálculo da energia cinética foi novamente abordada e verificou-se que houve um aumento de acertos, de 13% para 26% no número de estudantes que responderam corretamente, isso pode ter acontecido pelo fato de que, os estudantes compreenderam o assunto e foi apresentada a equação. Na questão que abordava o sistema mecânico, houve um aumento na quantidade de acertos, o que demonstra uma melhora na compreensão sobre o assunto, conforme gráfico da figura 03.

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Figura 03 : Respostas da questão 01.

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Durante todas as atividades os estudantes foram estimulados a fazerem questionamentos a respeito do conteúdo, também foi sugerido a eles a pesquisarem sobre o PhET, buscar e compreender o funcionamento das simulações. Após a aplicação do segundo questionário, um estudante fez o seguinte relato:

' Cheguei em casa e pesquisei sobre aquele site das simulações e gostei muito, lá tem umas simulações muito interessantes, vou sempre buscar uma simulação para o conteúdo que estiver estudando'.

Esse relato mostra que as simulações podem despertar a busca por objetos que vão auxiliar na aprendizagem dos estudantes, fazendo com que as situações Físicas possam ser observadas e estudadas com maior veemência e interatividade por docentes e estudantes, com o intuito de auxiliá-los na aprendizagem dos conteúdos estudados.

## Considerações finais

As simulações representam um importante meio para que a aprendizagem seja solidificada, apresentando modelos e informações que podem ser trabalhados de forma simples e dinâmica. O advento das tecnologias da informação e comunicação promove uma reflexão sobre sua importância no processo de ensino aprendizagem. No ensino de Física as simulações possuem uma grande importância e contribuem para que situações possam ser observadas e analisadas, pois a Física abrange diversos fenômenos.

Por fim, há que se considerar que os docentes devem se adequar as novas tecnologias afim de propiciar um ensino de qualidade para os estudantes, sendo que as simulações se configuram como um meio, recurso didático, e não o fim do processo de ensino (Silva et al. 2010).

Conclui-se que atividades com recursos tecnológicos despertam a atenção dos estudantes, logo, há um maior envolvimento e contribuição para a aprendizagem. Os questionários se fazem importantes, pois avaliam os estudantes e permitem a análise das atividades e concedem aos autores retorno acerca de suas atividades, para que os mesmos possam se auto avaliar afim de que os erros não venham ocorrer novamente.

## Referências

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