INTEGRAÇÃO CURRICULAR DE FÍSICA E INFORMÁTICA POR INTERMÉDIO DE MODELOS DE CINEMÁTICA EM PYTHON ELABORADOS POR DISCENTES

## INTEGRAÇÃO CURRICULAR DE FÍSICA E INFORMÁTICA POR INTERMÉDIO DE MODELOS DE CINEMÁTICA EM PYTHON ELABORADOS POR DISCENTES

## Frederico Salgueiro Passos 1 , Alex Emanuel Barros Costa 2 , Leonardo Melo de Medeiros 3

- 1 Instituto Federal de Alagoas - Campus Maceió - Coordenação de Física, fspassos@ifal.edu.br
- 2 Instituto Federal de Alagoas - Campus Maceió - Coordenação de Física, alex.costa@ifal.edu.br

3 leonardo.medeiros@ifal.edu.br

- Instituto Federal de Alagoas - Campus Maceió - Coordenação de Física,

Palavras-chave : Cinemática, Python, Técnico Integrado

## Resumo expandido

A expansão dos Institutos Federais e consigo a reformulação do ensino técnico, permitiu a elaboração de novas propostas metodológicas de alinhamento interdisciplinar com uma complementaridade entre a formação técnica, propedêutica e pedagógica nesse novo mundo da aprendizagem híbrida [1,2,3].

A disciplina de física se faz presente no currículo de todos os cursos do Instituto Federal de Alagoas - Campus Maceió, desde a primeira série do ensino médio, dentre os primeiros assuntos abordados, após a definição de física, suas grandezas e unidades de medida, está o componente de cinemática, que trata do primeiro modelo matemático para a natureza dos movimentos, que os discentes têm contato. Por esse motivo, é comum que haja inúmeras dificuldades nas relações de ensino-aprendizagem e motiva a busca por novas metodologias de ensino. Uma busca no Google Scholar pelo assunto 'Metodologias no Ensino de Cinemática' resulta em mais de 9000 trabalhos da temática.

Nesta pesquisa, participaram discentes do curso técnico integrado de Informática para Internet, com PPC de 2016 a 2019[4], os discentes foram apresentados à programação na disciplina de 'Introdução à Programação' onde aprenderam sobre lógica, algoritmos e estrutura de dados. Nesse âmbito os discentes aprenderam a linguagem de programação Python [5] que é uma linguagem de programação em alto nível, gratuita, de fácil aprendizagem e que possui muitas bibliotecas disponíveis para diferentes propósitos (física, matemática, desenvolvimento de jogos e aplicativos). Além disso, vale salientar que para o ensino híbrido remoto, que é a nossa realidade atual, onde os alunos estão aprendendo em suas casas e que em vários casos possuem máquinas com poucos recursos computacionais, podemos desenvolver essas atividades em ambientes colaborativos de programação como o Google Colab [6] que disponibiliza não só o ambiente de desenvolvimento como um hardware virtualizado para executar os programas desenvolvidos.

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

Com o objetivo de integrar o ensino e em certa perspectiva fornecer significado em ambos os âmbitos da estrutura curricular, em cinemática e em programação, foi proposto para uma turma do ensino integrado no turno da tarde, do primeiro ano do curso médio integrado de Informática para Internet, composta de 20 discentes, ao final do segundo bimestre de aulas em 2019, uma atividade envolvendo os assuntos de cinemática unidimensional e seu conhecimento adquirido em programação Python usando uma biblioteca gráfica, Turtle [7], para programação de ambiente que pode simular experimentos cinemáticos de física permitindo assim criar um laboratório de física em completamente ambiente virtual, que é extremamente relevante para o ensino híbrido [8,9].

Para avaliar este estudo de integração curricular de física e informática de modelos de cinemática em Python utilizamos pesquisa qualitativa [6] auxiliada por computador [9]. Este método de pesquisa permite ao pesquisador ter flexibilidade e pode ser aplicado a uma ampla gama de casos e formalizações, possibilitando a construção de modelos abrangentes como neste caso, avaliar a aceitação e impacto pedagógico no processo de ensino e aprendizagem dos componentes de física num grupo de alunos de informática para internet utilizando a linguagem de programação Python.

Os discentes, organizados em grupos formados por 5 integrantes, foram instigados a escrever um código computacional com as seguintes diretrizes:

- a) Abordar o movimento de dois objetos puntiformes para problemas de movimento uniforme e para o de movimento uniformemente variado;
- b) Solicitar, a cada inicialização do usuário, os dados iniciais de cada um dos corpos, tais como: posição, velocidade, aceleração e o tempo de observação dos movimentos;
- c) Usar biblioteca Turtle para exibir, dinamicamente, os movimentos dos objetos.
- Para essas atividades, foi disponibilizado um tempo total de um mês para a criação e ajustes dos códigos, sob a orientação dos docentes envolvidos.
- Após o período para a conclusão das atividades os discentes apresentaram seus códigos para a turma, explicando os conceitos físicos e computacionais para os discentes o que permitiu uma grande sinergia de conhecimento entre os participantes numa dinâmica metodológica de duas aulas (100 minutos).

Como resultado da atividade, percebemos que a complexidade e acurácia dos códigos foi extremamente positiva na opinião dos docentes, mostrando domínio da questão computacional e desenvoltura e criatividade na resolução dos problemas de cinemática. Na etapa de testes os discentes comparavam os dados obtidos entre seus códigos e com cálculos analíticos fundamentando o conhecimento abordado nas aulas teóricas e dando propósito e significado ao aprendizado de linguagens de programação, tendo em vista que aplicaram seu conhecimento em um modelo físico que pode ser empiricamente observado computacionalmente.

Como medida da compressão e satisfação com a aplicação da atividade, foi feito uma pesquisa qualitativa, tomando a escala de Likert[11]. Os resultados, presentes em gráficos nas figuras de 1 a 3, mostram que embora existisse dificuldade na execução da atividade, seja por parte da fundamentação computacional ou mesmo

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

nos conceitos físicos, os discentes foram capazes de enxergar a integração das áreas do conhecimento e ambas caminharam juntas na solução do problema e na significação da aprendizagem.

Neste trabalho, gostaríamos de concluir e contribuir para a comunidade comunicando que o trabalho proposto apresentou o êxito qualitativo desejado, integrando disciplinas do escopo técnico com uma disciplina do eixo propedêutico. Tal integração fundamentou e ressignificou o aprendizado do ensino propedêutico da disciplina de física com os conceitos de programação o que permitiu fortalecer e solidificar o conteúdo abordado em física, tendo em vista que eles precisaram entender a evolução temporal do movimento a fim de modelar os fenômenos físicos do mundo real em um modelo computacional válido.

Figura 01: Pesquisa quantitativa acerca da dificuldade de execução da proposta. Fonte: Autores 2021.

<!-- image -->

Figura 02: Pesquisa quantitativa acerca da significância do conteúdo de física após a aplicação da atividade. Fonte: Autores 2021.

<!-- image -->

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

Figura 03: Pesquisa quantitativa acerca da interação entre a formação técnica e a sua aplicação imediata em soluções de um problema de física . Fonte: Autores 2021.

<!-- image -->

Figura 04: Um dos programas apresentados pelos discentes. Em (a) temos a interface com o usuário com a entrada das condições iniciais e em seguida algumas imagens sequenciais da execução da animação onde é possível perceber a ultrapassagem do veículo com aceleração não nula. Fonte: Autores 2021.

<!-- image -->

## Referências

[1] SANTOS, F. P.; NUNES, C. M. F. e VIANA, M. C. V. A Busca de um Currículo Interdisciplinar e Contextualizado para Ensino Técnico Integrado ao Médio . Bolema [online]. 2017, vol.31, n.57, pp.517-536. ISSN 1980-4415.

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

[2] MORENO, P. G. Noções de programação estruturada em Python no ensino de Física: um caminho para o Ensino Médio por meio da cultura lúdica . Dissertação (Mestrado em Educação), Programa de Pós-Graduação em Educação em Ciências e Matemática, Goiânia, 2017.

- [3] ANJOS, J. R. Física, Programação e Ensino Fundamental: Uma combinação possível . II Mostra Gaúcha de Validação de Produtos Educacionais, Passo Fundo, 2016
- [4] Disponível em: https://www2.ifal.edu.br/acesso-a-informacao/institucional/orgaoscolegiados/conselho-superior/arquivos/res-no-25-cs-2016-ppc-tecnico-mediointegrado-em-informatica-para-internet-campus-maceio.pdf Último acesso: 20 de Março de 2021.
- [5] www.python.org
- [6] https://colab.research.google.com/

[7] FLICK, U. Introdução à metodologia de pesquisa: um guia para iniciantes . Tradução: LOPES, M., Porto Alegre: Penso, 2013.

[8] MOLINA, N. F. C. Método multimeios de ensino de física: o ensino híbrido no primeiro ano do ensino médio . Dissertação (Mestrado Profissional em Ensino de Física) - Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Estadual Paulista, Presidente Prudente, 2016.

- [9] SILVA, L. L. Ensino híbrido: uso integrado das tecnologias digitais nas práticas pedagógicas do professor de física do ensino médio . Dissertação (Mestrado Profissional em Ensino de Física) - Programa de Pós-Graduação e Pesquisa em Mestrado Profissional em Ensino de Ciências e Matemática, Rio Branco, 2019.

[10] Research, Provalis:QDA MINER Lite v1.2.2.Software, Disponível em: http://provalisresearch.com/products/qualitative-data-analysis-software/ .Último acesso: 3 de Junho de 2016

[11] LIKERT, Rensis A Technique for the Measurement of Attitudes , Archives of Psychology, 140: 1-55

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