SIMULAÇÕES COM O SOFTWARE MODELLUS EM ATIVIDADES PARA A EDUCAÇÃO BÁSICA

## SIMULAÇÕES COM O SOFTWARE MODELLUS EM ATIVIDADES PARA A EDUCAÇÃO BÁSICA

Andréia Spessatto De Maman 1 , Italo Gabriel Neide 2 , Marli Teresinha Quartieri 3 , Maria Madalena Dullius 4

1 Universidade do Vale do Taquari/CETEC/andreiah2o@univates.br

- 2 Universidade do Vale do Taquari/CETEC/italo.neide@univates.br l
- 3 Universidade do Vale do Taquari/CETEC/mquartieri@univates.br
- 4 Universidade do Vale do Taquari/CETEC/madalena@univates.br

## Resumo

Este trabalho tem como objetivo apresentar os resultados obtidos no que se refere as implicações do uso de recursos tecnológicos, em especial, modelagem computacional e simulações, desenvolvidas com o software Modellus. A pesquisa de caráter qualitativo, envolveu vinte e dois professores de Física, Matemática e Ciências Exatas que participaram de um curso de formação continuada. Nele foram desenvolvidas atividades de modelagem no software Modellus que culminaram em simulações e um material para sua exploração, envolvendo situações de cinemática, em especial o Movimento Retilíneo Uniforme (MRU). Também foram desenvolvidas ações de aproximar a matemática por meio do modelo matemático elencado para a modelagem desenvolvida. Após a formação continuada, dois professores optaram por utilizar essas atividades com seus alunos, momento em que foram acompanhados pelos autores deste trabalho. Pelos relatos dos professores pode-se inferir que as simulações podem ser uma forma de potencializar a aprendizagem do aluno. Os professores destacaram no software seu dinamismo e visualização como aspectos positivos. Além disso, as atividades possibilitaram aos professores sentirem-se mais confiantes e seguros em relação ao seu uso em sala de aula, pois promoveram a percepção do aluno em relação a relevância de conceitos e relações matemáticas, bem como a motivação para aprender de forma significativa.

Palavras-chave : Ensino de Física, Simulações, Software Modellus

## Introdução

O processo de inserção pelo uso de tecnologias em sala de aula ainda é lento e muitas vezes é explorado sem propriedade. Pode-se citar como um dos motivos a falta de cursos voltados para o uso de tecnologias na formação inicial dos professores. Mesmo quando existem, esses cursos, muitas vezes são trabalhados de uma forma demagógica e ignorando a exploração prática com cunho pedagógico que pode ser realizada.

Uma possível solução frente a essa problemática pode ser o desenvolvimento de cursos de formação continuada. Neste sentido, este trabalho apresentará uma pesquisa desenvolvida por um grupo de professores da

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Universidade do Vale do Taquari - Univates, localizado na cidade de Lajeado/RS, frente ao uso de simulações produzidas no software Modellus 1 durante um curso de formação continuada.

Este curso contemplou outras ações, sendo esta uma ação em específico. Aqui, serão apresentados e analisados os momentos de criação de uma atividade de simulação com o Modellus , sua validação, o desenvolvimento desta atividade durante o curso de formação e o desenvolvimento da mesma atividade pelos professores do curso de formação com seus alunos nas suas respectivas escolas.

## Referencial Teórico

Muitas são as vantagens para se trabalhar com o uso de atividades computacionais, Araujo, Veit e Moreira (2008) destacam as potencialidades dos experimentos virtuais por proporcionarem uma maior interação do estudante com a atividade, além de substituir experimentos reais caros, perigosos, complexos ou impossíveis de serem reproduzidos em uma sala de aula.

Outro aspecto relevante é o fato das atividades computacionais fornecerem múltiplas representações simultaneamente de um determinado fenômeno físico, (MEDEIROS e MEDEIROS, 2002). No caso do Modellus é possível se ter ao mesmo tempo a linguagem algébrica, a tabela, o gráfico e a simulação, tudo acontecendo ao mesmo tempo.

A simulação computacional desempenha um papel importante, pois existem problemas simples que podem ser abordados com a manipulação de alguns parâmetros dos sistemas de estudo. Conforme descreve Bona (2009, p. 2):

Muitos softwares educacionais estão se tornando uma solução reveladora e interessante, à medida que são empregados nas mais variadas situações tais como em simulações, que substituem sistemas físicos reais da vida profissional e testam diferentes alternativas de otimização desses sistemas. Além disto, podem também contribuir na estimulação do raciocínio lógico e, consequentemente, da autonomia, à medida que os alunos podem levantar hipóteses, fazer inferências e tirar conclusões, a partir dos resultados apresentados.

Quanto aos aspectos, o da visualização deve ser levado em consideração, segundos os autores Borba e Vilarreal (2004, p. 96) 'os processos de visualização atualmente atingiram uma nova dimensão se considerarmos o ambiente de aprendizagem computacional'. Neste sentido, Brandão, Araujo e Veit (2008, p. 12) destacam:

- O computador, visto como uma ferramenta didática no auxílio da aprendizagem, pode fornecer oportunidades ímpares para a contextualização, visualização e apresentações das mais diversas situações físicas que possam dar sentido ao conceito físico que esteja sendo trabalhado pelo professor.

Segundo Damasceno (2014), integrar as atuais tecnologias à sala de aula ainda é uma tarefa desafiadora para os professores e a formação não considera

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essas tecnologias, ou seja, o professor precisa buscar esse conhecimento em outros espaços.

## Metodologia

Na perspectiva de auxiliar os professores em sua formação com o uso de tecnologias na sala de aula realizou-se um curso de formação continuada envolvendo 22 professores da Educação Básica, das áreas de Matemática, Física e Ciências Exatas, sendo que todos tinham uma interface com a sala de aula.

Um dos momentos do curso foi destinado para o uso software Modellus . Neste encontro os participantes puderam desenvolver uma modelagem a partir do conteúdo de Movimento Retilíneo Uniforme (MRU), além de trabalharem e discutirem atividades desenvolvidas a partir da modelagem criada. As mesmas atividades, também foram desenvolvidas pelos alunos dos professores participantes do curso, ou seja, estudantes da Educação Básica. Porém estes não realizaram a modelagem, apenas trabalharam com a simulação criada pelos professores.

Araujo (2005, p.31) define que na simulação computacional pode-se 'inserir valores iniciais para variáveis, alterar parâmetros e, de forma limitada, modificar as relações entre as variáveis'. Logo não é possível modificar o modelo matemático em que a simulação foi construída. Para Neide e Quartieri, (2017) a simulação tem um caráter exploratório. Arantes, Miranda e Studart (2010, p. 29) descrevem que a simulação 'pode ajudar a introduzir um novo tópico, construir conceitos ou competências, reforçar ideias ou fornecer reflexão e revisão final'.

A opção de trabalhar apenas com a simulação, e não a sua modelagem, pelos relatos dos professores foi pela insegurança e medo do que poderia acontecer. Vale ressaltar que a maioria dos professores participantes do curso nunca ou pouco já haviam trabalhado com simulações computacionais com seus alunos.

A pesquisa descrita é de cunho qualitativo. Os instrumentos de coleta de dados são gravações (áudio e vídeo) geradas a partir dos relatos dos professores sobre suas experiências em sala de aula e as observações dos pesquisadores.

Optou-se pelo Modellus, pois é um software que foi desenvolvido para que seja possível inserir as equações de movimento da Física conforme a representação que os estudantes tradicionalmente trabalham. Este software também realiza a integração numérica necessária para simular o comportamento das grandezas físicas em questão, de forma que para o estudante esse processo se traduz em gráficos, tabelas e animações que surgem e evoluem em tempo real, além de ser um programa livre.

Inicialmente os participantes (professores) exploraram o software e em seguida construíram um modelo do MRU seguindo um roteiro organizado pelos proponentes do curso até chegarem na imagem da Figura 1.

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Figura 1: Interface final da simulação inicial proposta.

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Fonte: Dos autores

Na Figura 1 pode-se perceber que é possível explorar diversos conceitos como: posição e velocidade negativa, referência vetorial, variações de posição entre outros. Na simulação foram explorados quatro movimentos distintos de MRU, de forma que ao desenvolver a simulação, a posição de cada objeto é representada na forma estroboscópica. Pode-se observar também o gráfico de cada objeto. Aproximações com a Matemática foram realizadas a partir da interpretação dos parâmetros das equações das retas dos gráficos.

As atividades foram desenvolvidas com características investigativas, por meio de um roteiro mais aberto, o qual permitiu intervenções ou modificações durante sua aplicação. Isso possibilitou com que a aula fosse construída conforme o desenvolvimento dos estudantes ao longo de discussões, verificações e revalidações de hipóteses e respostas. Desta forma o aluno tem a oportunidade de ir construindo e modelando seu conhecimento, sendo o protagonista no processo de aprendizagem.

## Resultados

A análise dos resultados refere-se à percepção dos professores ao desenvolverem as atividades em suas salas de aula. Cabe relembrar que os estudantes da educação básica não realizaram a modelagem, apenas trabalharam com a simulação pronta.

Pelos relatos dos professores suas percepções quanto a utilização do software foi positiva, tanto pela análise da simulação como pela exploração das atividades.

No que se refere a utilização desta ferramenta os professores relatam ser algo motivacional para o aprendizado do aluno trabalhar com tecnologias, pois mostra uma visão diferente daquela que ele está habituado, mostrando que na Física não são somente fórmulas e temas fragmentados.

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Eu acho que tem várias diferenças, uma é motivacional, o aluno, no fato de sentar em outro lugar, de ter o computador, é motivação pro lado da física, e acho que quebra um pouquinho aquela barreira de que física é só difícil, é só calcular. E aqui ele faz todo um outro pensamento que não é só o cálculo, a formalidade matemática, e eu acho que visualizar ali os objetos, e enxergar o gráfico junto, eu acho que é muito difícil de conseguir passar isso pro aluno em sala de aula, a gente se vira, mas tu mostra tudo fragmentado, uma parte, depois a outra, depois a outra, não que também não é importante, mas juntar tudo. (PROFESSORA 3).

- O aspecto da visualização também é algo positivo apontado pelos professores, facilitando a compreensão, pois apresenta a construção ao mesmo tempo do gráfico, da tabela e da simulação, indo além para o entendimento dos tipos de movimento e o conceito de velocidade negativa.
- [...] para ele visualizar todo um movimento, e as várias formas de representar, a tabela, o gráfico, a posição ali assim, a posição, tudo isso junto, por que às vezes, trabalha uma parte né, depois a outra, e aí eles não, aí eles confundem tudo né, o que é o gráfico, o que é a representação das posições. (PROFESSORA 4).

A visualização da animação fez ele entender e relacionar. O movimento é progressivo, o movimento é retrógado. Então eles entenderam essa questão também. O que é o sinal da velocidade (PROFESSORA 1).

Destaca-se que duas professoras trabalham juntas, uma de Física que explorou o MRU e outra de Matemática que trabalhou com funções, ao mesmo tempo com seus alunos, fazendo aproximações da Física com a Matemática.

[...] começou a parte teórica do movimento uniforme, ai eu consegui mostrar pra eles, de novo eu peguei umas funções horárias e coloquei no Modellus e mostrava pra eles e colocava dois movimentos em que ocorria encontro e ai quando eles vão trabalhar a parte de cálculo eles começam a localizar, compreender, eles entendem a situação do movimento lá, relaciona com o gráfico, com a tabela. Eu acho que isso tá dando um resultado bem melhor que nos outros anos. (PROFESSORA 1).

Fica evidente, em seus relatos a satisfação pelo uso da tecnologia e pelo bom desempenho alcançado por elas diante das atividades propostas.

Os professores também relataram que perceberam uma maior facilidade por parte dos estudantes ao resolverem problemas posteriores. Afirmam que realizaram de forma mais rápida e em muitos momentos sem o uso de fórmulas, resolveram apenas fazendo comparações e relações com a simulação explorada no Modellus , o que Moreira (2014) define como 'aprender significativamente'.

- [...] estávamos fazendo exercícios, em sala de aula e um não estava conseguindo fazer, determinar a posição do móvel em determinado instante pela função e ele foi pela lógica. Ele disse: bom o que eu quero. Ele entendeu a situação. Não foi o cálculo por substituir o tempo e calcular a posição. Ele foi fazendo, a velocidade é tanto a partir de tal ponto, a posição final dele é essa (PROFESSORA 1).

[...] percebi o resultado na hora de fazer os exercícios no caderno que eles entenderam, alguns que sentiam dificuldade fizeram muito mais rápido que nos outros anos (PROFESSORA 1).

Cabe salientar que em todos os momentos os professores estavam amparados pelo grupo de pesquisadores e de bolsistas que compõe a equipe do

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curso. Este fato, também foi relatado como um fator determinante para encorajá-los a experimentar essa nova metodologia em suas práticas pedagógicas.

## Considerações

Pode-se inferir que os professores sentiram-se mais seguros em utilizar uma ferramenta e desafiar-se numa metodologia que não utilizavam. Segundo Bittar (2006), os docentes precisam vivenciar as experiências com uso de tecnologias para de fato implementá-las em sua prática pedagógica. Nesta perspectiva a formação continuada pode ser um dos caminhos possíveis para que os professores comecem a utilizar recursos tecnológicos.

Outro aspecto evidenciado nos relatos é o de que as simulações contribuem para uma melhor compreensão do conteúdo proposto, principalmente no que se refere ao aspecto visual. Também pode-se inferir que a experiência vivenciada, foi significativa, por contribuir como meio de motivação, para o professor integrar os aplicativos computacionais em sua prática pedagógica.

## Referências

ARANTES, A. R.; MIRANDA, M. S.; STUDART, N. Objetos de aprendizagem no Ensino de Física: usando simulações do PhET. Física na Escola , v. 11, n. 1, p. 2731, 2010.

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ARAUJO, I. S.; VEIT, E. A.; MOREIRA, M. A. Physics students' performance using computational modelling activities to improve kinematics graphs interpretation. Computers &amp; Education , v. 50, p. 1128-1140, 2008.

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DAMASCENO, H. L. Os tablets chegaram: as tecnologias móveis nas escolas de Salvador/Bahia. 2014. 102 f. Dissertação de mestrado - Faculdade de Educação, Universidade Federal da Bahia, Salvador. 2014.

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