MODELAGEM EM PYTHON COMO RECURSO PARA APRENDIZAGEM ATIVA NO ENSINO DE CINEMÁTICA

## MODELAGEM EM PYTHON COMO RECURSO PARA APRENDIZAGEM ATIVA NO ENSINO DE CINEMÁTICA

Leonardo Barreto Baptista 1 , Maria Lúcia de Moraes Costa 2

1 UFPA/ Polo 37 MNPEF, leobarrtengcomp@gmail.com

2 UFPA/Instituto de Ciência Exatas e Naturais/ Faculdade de Física/ Polo 37 MNPEF, luciacosta@ufpa.br

Palavras-chave : Cinemática, Pensamento Computacional, Python

Este trabalho é uma proposta de desenvolver nos alunos do Ensino Médio, a habilidade de organizar, mentalmente, problemas (PEDUZZI, 1997) ou situações que envolvam o conteúdo de Cinemática em etapas de algoritmos, e expressá-las visualmente na forma de animação computacional, destacando propriedades do movimento como posição, velocidade, aceleração e suas representações vetoriais e gráficas. A primeira motivação da pesquisa é a possibilidade de aplicação do Pensamento Computacional, uma das habilidades mencionadas na BNCC (Base Nacional Curricular Comum) (BRASIL, 2020). A outra motivação, que podemos denominar como versão estendida (COSTA & RABELO, 2012) da questão, é a possibilidade de serem levantados questionamentos para os alunos sobre as consequências das mudanças nos parâmetros da simulação e, consequentemente, promover a compreensão do modelo científico.

A proposta possui quatro referências metodológicas principais: a Modelagem Científica (BRANDÃO et al. , 2008), a Resolução de Problemas (PEDUZZI, 1997), o Construcionismo (VALENTE, 2016) e o Pensamento Computacional (PAPERT, 2007). As duas primeiras estão diretamente relacionadas ao conteúdo de Física, pois sendo os problemas da disciplina baseados em modelos científicos (BRANDÃO, 2008), a compreensão dos fenômenos físicos, o ensino e a aprendizagem da Física exigem desenvolver nos alunos a habilidade de modelagem científica. A Resolução de Problemas é um procedimento metodológico de análise matemática e conceitual das questões teóricas de Física, em consonância com a modelagem científica em Física (PEDUZZI, 1997). No contexto educacional, resolver problemas consiste em encontrar uma solução previsível, seguindo um roteiro, compreendido como infalível. No cotidiano, problema, é uma situação para a qual ainda não se tem solução, pois quando esta é encontrada, a situação deixa de ser um problema. Podemos então dizer que os alunos resolvem exercícios (PEDUZZI, 1997). O avanço tecnológico em todos os setores da sociedade, entretanto, exige que os professores desenvolvam nos alunos a capacidade de resolver problemas, de pensar de forma autônoma e questionadora, sendo então necessário propor questões abertas, que não se limitem a encontrar um resultado, mas que permita ao aluno a pensar o mais próximo o possível da mesma forma que o professor. O Construcionismo, termo proposto por Seymour Papert (PAPERT, 2007), será referido devido ao fato de o aluno produzir um artefato real, a animação computacional de contextos de cinemática, com auxílio do computador. Destaca-se o fato de que a produção do aluno permite-lhe fazer questionamentos e análises mais elaboradas, indo além da proposta atual dos livros didáticos, onde as respostas são previsíveis (PEDUZZI, 1997). O Pensamento

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

19 a 30 de julho de 2021 - Online

Computacional é o recurso metodológico necessário para mediar a modelagem física em um algoritmo computacional, é a habilidade de reescrever o problema de uma forma organizada para que o computador possa interpretar.

Na realização da abordagem, elaboramos uma sequência didática constituída de quatro etapas. A primeira consiste em ensinar conceitos básicos de programação tais como: variáveis, tipos de variáveis, condicionais, laços de repetição e funções. Para isso, pode-se utilizar um software que possui comandos em Língua Portuguesa, como por exemplo, o VisualG 1 . Na segunda etapa, desenvolve-se animações, em Python 2 , relacionadas aos contextos dos problemas físicos tratados em aula teórica, previamente elaboradas pelo professor, para que os alunos copiem o código e o compreendem a cada linha. Nesta etapa utilizaremos a IDE PYCHARM 3 e o plugin PYGAME 4 , com seus diversos recursos utilizados comumente na confecção de jogos. Como exemplo, na Figura 01 , temos um problema clássico para a fixação do conceito de corpo extenso, um trem atravessando uma ponte. O que pode ser questionado no exercício do livro didático é o intervalo de tempo para a travessia, ou ainda, a velocidade ou o comprimento do trem para a travessia em determinado intervalo de tempo. A simulação permite ao aluno alterar o tamanho da ponte e do trem e ainda fazer uma tabela relacionando os tempos de travessia para cada caso. Na Figura 02 , o aluno controla a aceleração do carrinho pelas teclas direcionais do teclado; quando ele pressiona a tecla no sentido contrário, é a aceleração que muda de sinal e o móvel reduz a sua velocidade até mudar o sentido do seu movimento. Esta simulação permite ao aluno relacionar o movimento do móvel com o seu gráfico S x t (posição por tempo), podendo observar que a mudança no sentido da aceleração, não resulta em mudança de sentido do móvel (GASPAR, 2018). Na terceira etapa, ocorre a sala de aula invertida (OLIVEIRA et al ., 2016) e o professor propõe adaptações às animações desenvolvidas, sendo que os alunos criarão a sua própria simulação, em duplas ou em grupos de três alunos. Nesta etapa, os alunos precisarão consultar o professor, para saber se a animação que está sendo desenvolvida, representa corretamente o fenômeno físico em questão. A quarta etapa consiste na avaliação e isso se procederá pela análise das animações geradas e debate entre os grupos. O que será avaliado nesta etapa não é a habilidade de programação, e sim, a representação correta do conteúdo de Cinemática.

Esta proposta é uma atividade para que o aluno possa exercer o protagonismo da sua aprendizagem, fazendo uso da criatividade. Ela não substitui o ensino promovido pelo professor, mas ressignifica o seu papel, de transmissor de informações para facilitador do acesso ao conteúdo de Física, como indivíduo mais capaz (GASPAR, 2018) no processo de ensino e aprendizagem.

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

Figura 01: Representação do movimento de um trem em uma ponte para tratar do conceito de corpo extenso.

<!-- image -->

Figura 02: Ilustração do movimento retilíneo para um carro e gráfico do movimento.

<!-- image -->

## Referências

BRASIL. MinistØrio da Educaçªo. Base Nacional Comum Curricular: Ensino MØdio . Brasília, 2018. Disponível em: &lt;http://basenacionalcomum.mec.gov.br/bncc-ensinomedio&gt;. Acesso em: 31 ago. 2020.

BRANDˆO, Rafael Vasques; ARAÚJO, Ives Solano; VEIT, Eliane Angela. A modelagem científica de fenômenos físicos e o ensino de Física . Física na escola. Sªo Paulo. Vol. 9, n. 1 (maio 2008), p. 10-14, 2008.

COSTA, Maria Lœcia M., RABELO, Wilson R. M. (2012). Comprometimento da aprendizagem nos livros-texto de física: discordâncias didÆticas entre teoria e

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

exercício . Anais: XL CONGRESSO BRASILEIRO DA EDUCA˙ˆO EM ENGENHARIA.

GASPAR , Alberto. Problemas Conceituais de Física para o Ensino MØdio . Sªo Paulo: Livraria da Física, 2018. 484 p.

OLIVEIRA, Tobias Espinosa de; ARAUJO, Ives Solano; VEIT, Eliane Angela. Sala de aula invertida (flipped classroom): inovando as aulas de física . Física na escola. São Paulo. Vol. 14, n. 2 (out. 2016), p. 4-13, 2016.

PAPERT , Seymour. A MÆquina das Crianças: Repensando a escola na era da informÆtica . Porto Alegre, RS: Editora Artmed, 2007.

PEDUZZI, Luiz OQ. Sobre a resolução de problemas no ensino da física . Caderno Catarinense de Ensino de Física, v. 14, n. 3, p. 229-253, 1997.

VALENTE, JosØ Alexandre (2016). Integraçªo do pensamento computacional no currículo da educaçªo bÆsica: diferentes estratØgias usadas e questıes de formaçªo de professores e avaliaçªo do aluno . Revista E-curriculum, 14(3), 864897.

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