Modelagem computacional no ensino de Física

1. Modelagem computacional no ensino de Física Ives Solano Araujo Eliane Angela Veit I Encontro Estadual de Ensino de Física Novembro 2005 Instituto de Física - UFRGS

2. Simulação e modelagem computacional no ensino de Física • o computador como uma ferramenta cognitiva • modelos científicos e modelagem computacional • exemplos de softwares para modelagem no ensino de Ciências • atividades exploratórias e expressivas (criação) • metodologias de apoio: POE

3. O que é um modelo físico? • representação simplificada e idealizada de um sistema ou fenômeno físico • é constituído por proposições semânticas e modelos matemáticos subjacentes • é uma representação externa aceita pela comunidade científica São abstrações construídas pelos cientistas e não existem na natureza!

4. Exemplo: modelo planetário • Na descrição do movimento de translação dos planetas, estes são considerados como partículas pontuais, em uma evidente idealização. • Na descrição do movimento de rotação, passam a ser tratados como corpos esféricos, rígidos, ainda que na verdade suas formas não sejam esféricas e tampouco eles sejam rígidos.

5. Em relação aos modelos • É essencial dar-se conta que a Ciência tem origem na mente dos cientistas. • Ou seja, é uma construção humana que busca descrever o universo, através de teorias, modelos, elaboração e teste empírico de hipóteses. • Os modelos evoluem, sendo reformulados, melhorados ou abandonados, dependendo do êxito obtido em representar os sistemas ou fenômenos físicos alvo. Eles apresentam distintos graus de precisão e são somente válidos dentro de um determinado contexto (contexto de validade do modelo)

6. O que é modelagem em Física? Modelagem de um sistema físico é o processo de construção de um modelo científico para descrever este sistema. Modelagem computacional no ensino de Física: a construção de um modelo computacional que representa um modelo físico com objetivos didáticos.

7. Por que simulações e modelagem no ensino de Física? • facilitar a compreensão de modelos físicos • 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.

8. Diagrama AVM (Adaptação do Vê de Gowinpara a Modelagem e simulações computacionais) Fenômeno de Interesse Questão(ões)-foco DOMÍNIO METODOLÓGICO DOMÍNIO CONCEITUAL Filosofia(s) Teoria(s) Princípios e Idealizações (contexto de validade) Entidades/Signos Conceitos: Variáveis | Parâmetros Relações Resultados conhecidos Predições Possíveis generalizações e expansões do modelo Asserções do modelo Validação do modelo Categorização da modelagem Representações Elementos interativos Registros Implementação e exploração do modelo computacional Concepção do modelo computacional Interação Situações-problema

9. Diagrama AVM - Ilustração

10. Formas de aplicação do diagrama AVM Modo (exploratório ou expressivo) dirigido Fenômeno de Interesse Questão(ões)-foco DOMÍNIO METODOLÓGICO DOMÍNIO CONCEITUAL ? ? Interação Situações-Problema sob investigação

11. Formas de aplicação do diagrama AVM Modo (exploratório ou expressivo) aberto Fenômeno de Interesse ? Questão(ões)-foco ? DOMÍNIO METODOLÓGICO DOMÍNIO CONCEITUAL ? ? Interação Situações-problema sob investigação ?