Tecnologias computacionais como recursos auxiliares no ensino de

Ciências e Matemática

Eliane A. VeitInstituto de Física

UFRGSSetembro de 2006

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Parte II

• simulação e modelagem computacionais como auxiliares à aprendizagem de modelos

• outras possibilidades do uso de tecnologias• recomendações para construção de material

instrucional• exemplos de materiais construídos

• interpretação de gráficos da cinemática• dificuldades em circuitos elétricos

• palavras finais

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Por que simulações e modelagem no ensino de Ciências?

• facilitar a compreensão de modelos físicos,químicos, biológicos

• facilitar a construção e investigação de situações-problema

• desenvolver a capacidade de predizer, avaliar e analisar predições

• possibilitar o tratamento de problemas mais gerais e atuais.

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Não se trata de substituir os experimentos por simulações!

- aulas teóricas, com ênfase no aspecto conceitual

- aulas experimentais- aulas com recursos computacionais, com ênfase

em modelagem e simulação

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Simulação e modelagem computacionais

Simulação:

Modelagem:

acesso aos primitivos do modelo matemático ou icônico subjacentes a implementação do modelo computacional

Ex: Modellus, Excel, Powersim

O aluno O aluno não não temtem

O aluno O aluno temtem

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Tipos de atividades de simulação e modelagem computacionaisexploratórias

de simulacão:sem acesso

de modelagem:com acesso

O sujeito observa, analisa e interage com modelos computacionais já construídos

Aos primitivos matemáticos ou icônicos

O sujeito passa por todo o processo de construção do modelo; desde sua estrutura matemática ou icônica, até aa análise dos resultados

criacriaçção de um modeloão de um modelo

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Exemplos

Possibilidades atuais do computador no ensino de Ciências e Matemática

aquisição de dados

comunicação

tutoriais. . .

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Alguns resultados para reflexão:

Um revisão da literatura sobre estudos relativos a tecnologias educacionais no ensino de Física,Araujo&Veit, Rev. da ABRAPEC,v. 4,n.3,5-18, 2004. http://www.fc.unesp.br/abrapec/revistas/v4n3a1.pdf

somente 150 artigos localizados e um total de >> 5000

Cuidado: para não confundir desenvolvimento de material com pesquisa em ensino

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Principais modalidades de uso do computador no ensino de Física

Instrução e avaliação mediada pelo computadorModelagem e simulação computacionaisColeta e análise de dados em tempo realRecursos multimídiaComunicação à distânciaResolução algébrica/numérica e visualização de

soluções matemáticasEstudo de processos cognitivos

Número de artículos publicados por categoria e por área de Física

10114281695Total-6cognitivos

821-2-3numerico1211-523comunic

163--229multim.311-17422dados652718641sim&mod

252224213tutoriais

TotalN.A.*

Física Moderna

ÓticaEletromagne-tismo

Termodinâ-mica

Mecânica

* não adotam nenhuma área (N.A.) da Física en particular.

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Ainda há pouca investigação !

cerca de 150 artigo em um total de > 5000

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Ainda há:

• pouca investigação• poucas máquinas• pouca material instrucional• poucas estratégias• pouco conhecimento e prática

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Como contribuir para reverter este quadro?

• dominando o conteúdo de estudo• levando em conta como os alunos aprendem e

seus conhecimentos prévios• conhecendo os obstáculos de aprendizagem

(dificuldades, concepções alternativas, raciocínios e convicções errôneas) por parte dos alunos

• conhecendo elementos sobre a construção de material instrucional

• conhecendo estratégias de ensino

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...levando em conta como os alunos aprendem

• Teorias: Comportamentalista (Skinner, anos 50)Construtivistas-cognitivistas: Piaget, Ausubel,

Vygostky, Vergnaud,...Humanistas: Roger

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...levando em conta como o conhecimento científico evolui...

Epistemologias: Popper, Kuhn, Lakatos, Laudan, Toulmin,...

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..levando em conta os conhecimentos prévios dos alunos...

Concepções prévias:http://ideasprevias.cinstrum.unam.mx:2048/

Testes: Projeto Galileohttp://galileo.harvard.edu/galileo/lgm/pi/topics.taf

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...levando em conta a carga cognitiva

A C

B

D

http://penta2.ufrgs.br/edu/cargacognitiva/cargacognitiva.pdf

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...levando em conta elementos de webdesign...

• elementos de webdesign

contraste

repetição alinhamentoproximidade

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...e de alfabetização visual

• http://penta2.ufrgs.br/edu/cargacognitiva/alfabvisualres.pdf

• http://penta2.ufrgs.br/edu/alfabetizacaovisual/

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Exemplos de materiais construídos

• interpretação de gráficos da cinemáticahttp://www.if.ufrgs.br/cref/ntef/cinematica/index.html

• circuitos elétricos simples: http://www.if.ufrgs.br/cref/ntef/circuitos/index.html

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As tecnologias são um veículo!

• tecnologias não são um fim• são um meio para se levar o aluno a se

apropriar do conteúdo• devem estar a serviço do projeto didático-

pedagógico• não basta o software, é preciso material

adicional e estratégias de uso

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Método Predizer Observar Explicar(P. O. E.)

• Predizer como evoluirá uma determinada situação-problema

• Observar o que de fato ocorre em uma simulação do evento

• Explicar eventuais divergência entre o predito e o observado

Novas tecnologias requerem novas metodologias

diversidade de estratdiversidade de estratéégias de ensinogias de ensino

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Papel do professor?

- coordena- orienta- observa- estimula- propõe atividades, desafios, ...- põe em prática a avaliação formativa e

somativa

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Palavras finais:

• Interação do aluno com os outros e com o material instrucional é indispensável

• Inovação

• Reflexão continuada

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Reflexão continuada sobre

• a adequação da tecnologia educacional aos objetivos do processo de ensino-aprendizagem

• as tecnologias como meio para facilitar o processo de ensino-aprendizagem (e não como um fim em si)

• as tecnologias como ferramenta cognitiva, possibilitando ampliação das capacidades humanas

• cuidados a serem tomados