SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS: POSSIBILADADES PARA AS AULAS DE FÍSICA NA MODALIDADE DE ENSINO REMOTO

## SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS: POSSIBILADADES PARA AS AULAS DE FÍSICA NA MODALIDADE DE ENSINO REMOTO

## Marcos P. C. Martinho 1 ,

1 IFRJ/CEPF, marcos.martinho@ifrj.edu.br

Palavras-chave

: simulação, aprendizagem, ensino remoto

## Resumo expandido

As simulações computacionais didáticas (SCD) são consideradas importantes ferramentas de aprendizagem, porque ajudam estudantes a compreenderem melhor os conceitos, princípios e leis de um certo campo científico, em especial da física. Além disso, elas encorajam estudantes ao raciocínio independente; significam as representações apresentadas pelo professor em sala de aula (equações, gráficos e diagramas); incentivam a exploração autônoma dos estudantes e possibilitam a conexão entre os modelos científicos e o mundo real [1].

Este estudo objetivou avaliar dois parâmetros da aprendizagem intermediadas pela SCD: a) o desempenho dos estudantes em testes de avaliação de aprendizagem e b) a percepção dos estudantes acerca da própria aprendizagem mediada pelo recurso instrucional aplicado em aulas remotas para o ensino médio, no período da pandemia de covid-19.

Os sujeitos da pesquisa foram 20 alunos do curso técnico de informática para internet do IFRJ 1 , com idade média de 16 anos. Todos os participantes receberam um texto com conteúdo para estudo e com tarefas para serem realizadas com data programada para entrega. O material instrucional orientava os estudantes a utilizar uma SCD para aprofundar os estudos contidos no texto como apoio, já que pelas normas estabelecidas pela instituição de ensino [2], não haveria aulas síncronas, apenas pequenos encontros semanais de 30 min para orientações e esclarecimentos do material disponibilizado. O estudo durou três semanas, submeteu os estudantes a três avaliações individuais, com duração de 3 dias cada.

Os materiais disponibilizados foram texto, SCD e testes de aprendizagem. Os tópicos trabalhados no estudo foram: refração luminosa e o estudo dos gases perfeitos. As SCD estão disponíveis no site PHET 2 . Para a refração usamos a simulação cujo nome em português é 'desvio de luz' 3 . A simulação e composta por três abas: A primeira trata da representação dinâmica da propagação da luz em dioptros ópticos, em que se evidencia os desvios sofridos pela luz ao mudar de meio óptico. A segunda aba aborda a refração em objetos ópticos como as lentes e a terceira possibilita uma visão mais próxima da óptica física, apresentando representações ondulatórias e outros acesso a novos parâmetros. Em nosso estudo,

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

usamos apenas as duas primeiras abas. Para o ensino dos gases utilizamos a simulação 'propriedade dos gases' 4 , que contém 4 abas (ideal, explorar, energia e difusão). Neste caso utilizamos a aba 'ideal' que apresentava uma situação em que se pode explorar as transformações gasosas controlando as variáveis termodinâmicas.

Figura 1 : a) interface da simulação desvio da luz aba 1; b) interface da simulação desvio da luz aba 2 e c) interface da simulação propriedade dos gases aba 'ideal'.

<!-- image -->

A estratégia didática adotada para as três etapas tratava de encaminhar um material instrucional que abrangesse o conteúdo a ser estudado pelo aluno, assim como orientações sobre as atividades a serem realizadas após a leitura do texto didático. Uma destas atividades era o uso da SCD, de forma autônoma, sem roteiros programados, conforme recomendação dos autores do recurso didático [1]. Após a leitura do texto e da utilização da simulação os estudantes realizavam o teste de avaliação da aprendizagem. O teste continha 10 questões que versavam sobre o entendimento do texto, sobre a utilização da SCD e questões mais gerais extraídas de livros didáticos.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Uma vez coletados e tabulados, os dados brutos do desempenho dos alunos formam organizados em histogramas, conforme a Figura 2 (a, b e c).

Figura 2 - Aproveitamento dos estudantes: a) refração parte1, b) refração parte2 e c) gases.

<!-- image -->

<!-- image -->

<!-- image -->

(c)

Dos gráficos da Figura 2, precebemos que os alunos tiveram desempenho satisfatório nas respostas dos testes de avaliação de aprendizagem, com médias de 9,2 para o primeiro teste, 7,1 para o segundo teste e 8,8 para a última avaliação. O que indica o potencial do recurso para ajudar os estudantes a compreender o conteúdo ensinado.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

Após aplicação do último teste, os alunos foram submetidos a uma pesquisa de opinião sobre o uso das SCD no processo de ensino-aprendizagem. Optamos por questões fechadas, com utilização de escala gráfica de forma contínua. A escala variava de 1 a 5, em que os extremos representam discordância total e concordância total, respectivamente. Os resultados obtidos nesta etapa são apresentados nos graficos representados na Figura 3.

Figura 3: Distribuição das opiniões dos alunos acerca do uso das SCD no processo de aprendizagem

<!-- image -->

A partir da pesquisa de opinião, notamos que cerca de 95% dos estudantes concordam que as SCD ajudam na compreensão dos conceitos científicos e a melhorar um conhecimento pré-existente. No entanto, mais da metade (~58%) dos estudantes não têm tanta certeza se conseguiriam aplicar os conhecimentos

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_

aprendidos em outros problemas relacionados com conteúdo experimentado com as simulações.

A partir dos dados apresentados podemos tecer algumas considerações gerais sobre o uso das simulações computacionais didáticas no ensino remoto para o estudo da física. Observamos um certo aumento do engajamento dos estudantes na realização das tarefas e da leitura do material instrucional, a partir dos encontros síncronos semanais previstos na resolução [2]. Percebemos também, que a exploração independente do estudante com a simulação produziu bons resultados confirmado pelos gráficos da Figura 2. O desempenho dos alunos em questões fechadas, baseadas nos livros didáticos da disciplina, também foi bom, superiores a 70%.

As simulações computacionais didáticas têm se mostrado uma ferramenta de aprendizagem bastante efetiva no que se refere ao entendimento de conceitos, representações e modelos na física com fins pedagógicos. Os resultados apresentados neste breve estudo estão em concordância com os argumentos sustentados na referência [1], principalmente na hipótese de que o melhor uso está na livre exploração do material. Finalmente, nosso estudo permitiu compreender alguns aspectos relevantes do uso da ferramenta como recurso instrucional para aulas no formato remoto. Deste modo, recomendamos as SCD a professores que desejem que seus alunos se aprofundem nos materiais de aula de forma independente.

## Referências

- 1. Wieman.C.E, Adams. W. K, Loeblein.P, Perkins.K.K.Teaching Physics Using PhET Simulations. The Physics Teacher, 48. 225, (2010)
- 2. IFRJ-Diretrizes para o Desenvolvimento de Atividades Pedagógicas Não Presenciais (APNPs) no Âmbito dos Cursos de Ensino Técnico de Nível Médio e de Formação Inicial e Continuada (FIC) do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro (IFRJ) em Decorrência de Covid-19. Resolução nº22,13/10/2020. Acessado em 12/03/2021: PORTARIA No (ifrj.edu.br)

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_