As simulações computacionais no processo de ensino ...cidtff.web.ua.pt/producao/jose_cravino/Pages_ActasENEC.pdf · 583 As simulações computacionais no processo de ensino/aprendizagem

583

As simulações computacionais no processo de ensino/aprendizagem das Ciências Físicas no Ensino Básico

Cândida Sarabando1, J. Paulo Cravino2,3 & Armando Soares2,4 1 Agrupamento de Escolas de Armamar, Armamar, Portugal; 2 Departamento de Física, Escola de Ciências e Tecnologia, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Vila Real, Portugal; 3CIDTFF, Universidade de

Aveiro, Portugal; 4CITAB, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Vila Real, Portugal

Resumo

Com esta investigação pretende-se perceber em que medida pode uma simulação computacional contribuir para resolver as dificuldades dos alunos na compreensão dos conceitos de peso e de massa, ao nível do ensino básico. A literatura sugere que a mediação do professor é um componente chave da eficácia do ensino, mesmo quando são utilizadas as novas tecnologias de informação e de comunicação. O objectivo deste estudo é comparar os progressos na compreensão feitos por alunos do 7º ano de escolaridade (10 grupos de alunos, 5 professores diferentes), dependendo dos recursos utilizados (actividades hands-on, simulações computacionais, isoladamente ou em conjunto). Os progressos foram medidos através de pré- e pós-testes, envolvendo 3 questões. A análise dos resultados preliminares obtidos suporta a hipótese de que a eficácia das simulações computacionais na aprendizagem das Ciências Físicas, está muito dependente da mediação do professor em sala de aula.

1. Contextualização

O interesse pela problemática subjacente à presente investigação nasceu da análise de

algumas dificuldades que os alunos do Ensino Básico têm revelado no âmbito da disciplina de

Ciências Físico – Químicas, no 7º ano de escolaridade, e que entendemos como obstáculos à

construção do seu conhecimento científico, particularmente sobre os conceitos de peso e de

massa.

É no Ensino Básico que muitos dos conceitos fundamentais do âmbito das ciências são

introduzidos. Todavia, os resultados da investigação mostram que muitos alunos não

compreendem os conceitos científicos abordados no âmbito dos temas Terra e Espaço

(Libarkin et al., 2005). Alguns estudos mostraram, não só que os alunos, mas também os

professores estagiários (Trumper, 2001), apresentam concepções erradas sobre estes tópicos.

Estas concepções são altamente resistentes à alteração através de intervenções tradicionais

(Dahl, Anderson, & Libarkin , 2005). A ideia de que os alunos desenvolvem concepções

alternativas permanece no centro de muitos estudos empíricos sobre a aprendizagem das

ciências, durante os últimos vinte anos. Estes estudos mostram que os alunos não chegam à

sala de aula em branco. Os alunos completam na sala de aula as suas ideias prévias,

desenvolvendo concepções duradouras com poder exploratório. No entanto, essas concepções

são inconsistentes com os conceitos científicos presentes no ensino da sala de aula. A

Actas do XIV Encontro Nacional de Educação em Ciências / Braga, Universidade do Minho, 2011 ISBN: 978-989-8525-04-8 ___________________________________________________

___________________________________________________

___________________________________________________

584

investigação mostrou também que as concepções alternativas levam ainda os alunos a não

compreender situações laboratoriais e demonstrações de sala de aula (Clement, 1982;

Resnick, 1983). Os conceitos de peso e de massa são fundamentais, mas também são dos

conceitos menos compreendidos em Física pelos alunos, do ensino básico ao ensino

universitário (Gönen, 2008). As dificuldades relacionadas com estes conceitos são reveladas

por vários estudos neste campo (Galili, 2001; Philips, 1991; Sequeira & Leite, 1991; Tural,

Akdeniz, & Alev, 2010). Depois do espaço (comprimento, área e volume) e do tempo, estes

conceitos estão entre os conceitos físicos fundamentais, afectando assim o conhecimento

físico geral (Gönen, 2008). A evidência com base em estudos experimentais sugere que se

pode melhorar a aprendizagem integrando simulações computacionais em tópicos que os

alunos consideram conceptualmente difíceis (Webb, 2005). Atendendo a todos os aspectos

anteriormente mencionados, apontamos a utilização das tecnologias de informação e de

comunicação (TIC), concretamente de simulações computacionais, como uma possível

contribuição para reduzir os problemas descritos, relativos às dificuldades que os alunos do

Ensino Básico revelam na aprendizagem dos conceitos de peso e de massa. Por outro lado, o

papel do professor na sala de aula, através da sua mediação, pode ser outro factor importante

que afecta o uso das tecnologias pelos professores (Osborne & Dillan, 2010).

2. Objectivos

Este estudo tem como principal objectivo avaliar a eficácia das simulações computacionais na

aprendizagem dos conceitos de peso e de massa no Ensino Básico. Pretendemos dar resposta

às seguintes questões de investigação:

- As simulações computacionais combinadas com actividades laboratoriais hands-on são mais eficazes na promoção da aprendizagem dos alunos sobre os conceitos de peso e de massa, do que as simulações ou as actividades hands-on sozinhas?

- Que características da mediação do professor usando simulações computacionais podem melhorar a aprendizagem dos alunos sobre os conceitos de peso e de massa?

3. Fundamentação teórica

As TIC podem mediar as interacções entre as pessoas e entre as pessoas e os meios físicos e

virtuais. A informação científica está disponível na Web, e qualquer aluno pode ter acesso a

ela. Assim, o papel do professor e do aluno pode ser transformado – mas o que é que a


___________________________________________________

___________________________________________________

585

investigação tem a dizer sobre o progresso que se está a efectuar com a aprendizagem

mediada pela tecnologia (Osborne & Dillon, 2010)?

A investigação sobre o uso da tecnologia na educação expandiu-se e diversificou-se à medida

que as tecnologias se desenvolveram, e estas mudanças rápidas na tecnologia tornam a

investigação difícil, complexa e desafiante (Marshall & Cox, 2008, in Osborne & Dillon,

2010). Actualmente, o panorama da investigação sobre a utilização das TIC no ensino básico

em geral, ou mesmo no caso específico do ensino das ciências é vasto, destacando-se estudos

sobre o recurso a simulações computacionais. A frequência com que tais estudos vão surgindo

reflecte a pertinência da temática e a importância que esta tem vindo a assumir no seio da

comunidade de investigadores preocupados com o assunto.

As simulações computacionais tornaram-se cada vez mais poderosas e disponíveis para os

professores nas últimas três décadas (Trundle & Bell, 2009). Actualmente os professores de

ciências podem seleccionar de entre uma vasta gama de simulações computacionais

disponíveis, por exemplo através da internet. As simulações são desenhadas para facilitar o

ensino e a aprendizagem através da visualização e interactividade com modelos dinâmicos

dos fenómenos naturais (Perkins et al., 2006; Wieman, Perkins, & Adams, 2008).

Estudos prévios mostraram a eficiência das simulações computacionais na aprendizagem dos

alunos. Um grande número destes estudos focou-se na aquisição de conhecimento de

conteúdos específicos (Trey & Khan, 2008; Huppert, Lomask, & Lazarowitz, 2002). Alguns

investigadores registaram também o sucesso das simulações computacionais no

desenvolvimento de competências de questionamento e argumentação (Chang, Chen, Lin &

Sung, 2008). Outras investigações referiram resultados menos impressionantes na utilização

de simulações computacionais no ensino das ciências. Algumas delas não encontraram

vantagem no uso de simulações em relação aos métodos tradicionais (Winn et al., 2006).

Outras investigações mostraram também que o uso das simulações computacionais era menos

eficaz que a instrução tradicional e estratégias laboratoriais hands-on (Marshall & Young,

2006). Mesmo quando os ganhos de aprendizagem efectuados pelos alunos foram

demonstrados através do uso das tecnologias como as simulações computacionais, alguns

afirmam que tal deve ser atribuído a métodos de ensino eficazes e efeitos dos professores

(Clark, 1994). Assim, apesar das elevadas expectativas para as simulações, não se pode

garantir uma conclusão geral sobre a sua eficácia (Yaman, Nerdel, & Bayrhuber, 2008).


___________________________________________________

___________________________________________________

586

Claramente, a eficácia das simulações computacionais está intimamente ligada à pedagogia

através da qual são implementadas (Osborne & Dillon, 2010). O não ter em conta a pedagogia

no uso da tecnologia pode explicar alguns dos resultados negativos obtidos (Marshall &

Young, 2006; Waight & Adb-El-Khalick, 2007). Apenas providenciar o acesso aos

computadores ou ao software sem uma atenção cuidada ao suporte da aprendizagem e aos

modelos de ensino parece não resultar nos ganhos de aprendizagem desejados. Esta

constatação conduziu alguns a desenvolver suportes de aprendizagem específicos para usos

instrucionais das simulações computacionais (Chang et al., 2008; Njoo & de Long, 1993;

Yaman et al., 2008). Outros focaram-se nas teorias de aprendizagem e modelos de ensino

associados, sendo a mudança conceptual um dos quadros específicos mais utilizados. De

acordo com a teoria de aprendizagem da mudança conceptual, o conhecimento é construído

individualmente e é influenciado pelo conhecimento prévio, experiências e aspectos sociais

do contexto da aprendizagem (Driver & Oldham, 1986; Hewson & Hewson, 1988). O conflito

cognitivo é uma das principais estratégias empregue pelos modelos de ensino baseados na

teoria da aprendizagem da mudança conceptual. Os métodos de ensino desenhados para

adquirir conflito cognitivo empregam tipicamente acontecimentos discrepantes ou dados que

contradizem as concepções existentes dos alunos, seguidos por oportunidades para reflectir

sobre as suas concepções à medida que tentam resolver o conflito (Tao & Gunstone, 1999).

As simulações computacionais oferecem muitos atributos que podem se extremamente úteis

para promover conflito cognitivo. Uma vez que as simulações apresentam versões

simplificadas do mundo natural, elas podem focar a atenção dos alunos mais directamente no

fenómeno pretendido (Perkins et al., 2006; Wieman et al., 2008). Assim, um corpo crescente

de investigação indica que as simulações computacionais podem ser ferramentas eficazes para

conseguir conflito cognitivo e mudança conceptual. No entanto, é importante notar que a

maioria das investigações anteriores constitui estudos de caso com um pequeno número de

participantes.

Por outro lado, a importância do papel da mediação do professor está bem estabelecida na

literatura (Hennessy, Deaney, & Ruthven, 2005). Lopes e colegas (2010) tentaram definir

mediação do professor como a acção e linguagem (verbal ou não) do professor como uma

resposta sistemática à necessidade de aprendizagem dos alunos nas suas vias de

desenvolvimento específico para os resultados de aprendizagem do currículo desejados

(nomeadamente em termos do conhecimento, das competências e das atitudes dos alunos).

Recentemente, foram desenvolvidos estudos sobre a mediação do professor, tentando


___________________________________________________

___________________________________________________

587

compreender as dimensões mais importantes da sua mediação e o que pode ser feito para

melhorar a sua qualidade com o objectivo de melhorar a aprendizagem dos alunos (Lopes et

al., 2008). Apesar dos conceitos de peso e de massa serem considerados centrais no ensino da

Física, estes continuam ainda a não ser bem compreendidos pelos alunos, surgindo a

necessidade da utilização de definições consistentes (Hecht, 2011; Morrison, 1999). A

aprendizagem dos alunos sobre os conceitos de peso e de massa tem suscitado interesse nos

investigadores ao longo de várias décadas. A maioria destes estudos tem sido descritiva, com

o objectivo de catalogar as concepções alternativas dos alunos (Galili, 2001; Philips, 1991;

Sequeira & Leite, 1991; Tural et al., 2010). Tanto quanto sabemos não há muitos estudos

centrados nos efeitos de estratégias de ensino na compreensão dos alunos sobre os conceitos

de peso e de massa. Mullet e Gervais (1990) mostraram que os conceitos de peso e de massa

são ambos compreendidos como um só conceito, o de peso, enquanto que a expressão

“quantidade de matéria” é claramente relacionada com o conceito de massa.

Com estas limitações em mente, a presente investigação pretende comparar três intervenções

de ensino com vista a avaliar o impacto de uma simulação computacional na aprendizagem

dos conceitos de peso e de massa nos alunos do 7º ano de escolaridade. Nestas intervenções:

os alunos realizam actividades experimentais hands-on, sem simulação computacional; os

alunos realizam actividades experimentais hands-on com simulação computacional; os alunos

utilizam apenas a simulação computacional. Assim, o objectivo deste estudo é comparar os

progressos na compreensão dos conceitos de peso e de massa, feitos por alunos do 7º ano de

escolaridade, como resultado de um ensino mediado pelo professor, usando a simulação

computacional “Peso e Massa”.

4. Metodologia

4.1. Participantes

A fim de investigar as questões de partida, planeou-se duas intervenções, junto dos alunos, a

propósito dos conceitos de peso e de massa. O estudo decorreu durante os anos lectivos

2009/2010 (1ª intervenção) e 2010/2011 (2ª intervenção), numa aula de Ciências

Físico−Químicas de 90 minutos. Uma vez que os alunos já se encontravam divididos em

turmas, não foi possível fazer uma selecção aleatória para um dos diferentes tratamentos.

Assim, os alunos de cada uma das turmas constituíram cada um dos grupos. Os alunos de

cada grupo foram divididos em subgrupos (dois alunos por subgrupo, sempre que possível).


___________________________________________________

___________________________________________________

588

Os alunos foram todos provenientes de escolas do norte de Portugal – Região Douro Sul. A

primeira fase foi desenvolvida pela professora/ investigadora e os seus alunos (estudo piloto),

tendo envolvido a participação de 51 alunos de 3 turmas diferentes do 7º ano de escolaridade.

A 2ª intervenção envolveu a participação de cinco professores de Ciências Físico – Químicas

e os alunos de duas das suas turmas, perfazendo um total de 216 alunos do 7º ano de

escolaridade.

4.2. Desenho do estudo

De acordo com o desenho do estudo, os alunos participantes no estudo realizaram um pré-

teste, com o objectivo de efectuar a caracterização dos seus conhecimentos prévios, sobre os

conceitos de peso e de massa. De seguida, foram sujeitos a diferentes tratamentos e, após a

aula sobre peso e massa (90 minutos), realizaram um pós-teste (igual ao pré-teste) para avaliar

as aprendizagens efectuadas. O tempo que decorreu entre a realização do pré-teste e do pós-

teste variou entre 19 e 42 dias. Durante a implementação da 2ª intervenção, os alunos dos

professores denominados A, B e C, realizaram apenas actividades hands-on na turma X, e na

turma Y realizaram actividades hands-on com simulação computacional. Os alunos dos

professores denominados D e E, realizaram apenas actividades hands-on na turma X, e na

turma Y utilizaram apenas a simulação computacional. Todas as actividades foram realizadas

de acordo com um guião, específico para cada grupo.

4.3. Actividades

4.3.1. Simulação Computacional

A simulação computacional utilizada foi construída pela nossa equipa com base no software

Modellus (programa desenvolvido pelo grupo de investigação do professor Victor Duarte

Teodoro, da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa). Nas

actividades propostas aos alunos, foi-lhes dado acesso à janela Modelo do Modellus, mas

estes não foram levados a alterá-la. As actividades propostas visam levar os alunos a

questionarem-se sobre as relações existentes entre as grandezas peso e massa de um corpo

(ver Figura 1).


___________________________________________________

___________________________________________________

589

Figura 1 – Janela da simulação computacional Peso e Massa

4.3.2 Actividades hands-on

A realização das actividades experimentais hands-on envolveu o uso de instrumentos de

medida (balanças de dois pratos e dinamómetros) e objectos com diferentes massas.

4.4. Recolha e análise de dados

A recolha de dados foi efectuada através de entrevistas semi-estruturadas realizadas aos

professores participantes no estudo, para obter informações sobre a forma como decorreram

as aulas. Para avaliar as aprendizagens dos alunos sobre os conceitos de peso e de massa,

foram administrados testes conceptuais: um pré-teste (antes das intervenções de ensino) e um

pós-teste (após a aula sobre peso e massa). O pré-teste e o pós-teste eram ambos constituídos

por três questões de resposta aberta, relacionadas com os conceitos de peso e de massa (ver

anexo 1). As respostas dadas pelos alunos (pré-teste e pós-teste) foram analisadas segundo os

critérios que se encontram na Tabela 1, estabelecidos com base em Gönen (2008).

Tabela 1- Critérios usados para descrever as compreensões conceptuais

Nível Critério

4

3

2

1

Respostas que incluem todos os componentes da resposta validada

Respostas que incluem pelo menos um dos componentes da resposta validada, mas não

todos os componentes

Respostas que mostram alguma compreensão dos conceitos

Resposta com informação incorrecta ou irrelevante, sem lógica, ou uma resposta que não é

clara; deixa a resposta em branco


___________________________________________________

___________________________________________________

590

As respostas dadas pelos alunos nos testes foram analisadas independentemente pelos três

autores, tendo-se obtido em todos os casos um grau de concordância superior a 95% (o grau

de concordância médio foi de 97,9 %). Nas situações em que se verificou discordância na

classificação das respostas, as discrepâncias foram de apenas um nível.

5. Apresentação e discussão dos resultados

O Quadro 1 apresenta um resumo dos resultados do pré-teste, para as três questões. Os

resultados obtidos indicam que antes de participar nos três tipos de tratamento, apenas 4% dos

alunos do Professor D, na turma X (1 aluno) e na turma Y (1 aluno), responderam

correctamente à questão 1, e apenas 1 dos alunos do Professor A, na turma Y respondeu

correctamente à questão 2. Quanto à questão 3, apenas 4% dos alunos do Professor A, na

turma X (1 aluno) e na turma Y (1 aluno), 5% dos alunos da turma Y do Professor B e 4,5%

dos alunos da turma X do Professor C, responderam correctamente. De uma forma geral, os

alunos responderam de forma incorrecta, ou pouco clara, às três questões do pré-teste,

apresentando concepções cientificamente incorrectas sobre os conceitos de peso e de massa, o

que vem ao encontro dos resultados obtidos por vários investigadores (Galili, 2001; Gönen,

2008; Tural et al., 2010). Os gráficos 1, 2, 3, 4 e 5 representam os ganhos médios

normalizados (Hake, 1998), obtidos pelos alunos de cada um dos grupos, para os professores

A, B, C, D e E, respectivamente (ver Quadro 2).

Quadro 1 - Frequências em percentagem dos tipos de compreensão conceptual sobre peso e massa

Questão

Professor A Professor B Professor C Professor D Professor E X Y X Y X Y X Y X Y

Q1

4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 4,0 4,0 0,0 0,0

3 4,0 3,7 0,0 0,0 4,5 0,0 4,0 4,0 0,0 0,0

2 4,0 3,7 8,0 5,0 9,1 10,0 11,0 17,0 16,0 5,0

1 92,0 92,6 92,0 95,0 86,4 90,0 81,0 75,0 84,0 95,0

Q2

4 0,0 4,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

3 0,0 4,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

2 12,0 7,0 8,0 30,0 0,0 5,0 7,0 0,0 5,0 0,0

1 88,0 85,0 92,0 70,0 100,0 95,0 93,0 100,0 95,0 100,0

Q3

4 4,0 4,0 0,0 5,0 4,5 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

3 8,0 0,0 0,0 0,0 0,0 5,0 3,7 4,0 0,0 5,0

2 36,0 11,0 23,0 20,0 4,5 15,0 18,5 21,0 5,0 15,0

1 52,0 85,0 77,0 75,0 91,0 80,0 77,8 75,0 95,0 80,0


___________________________________________________

___________________________________________________

591

Quadro 2 - Ganhos médios normalizados em percentagem obtidos pelos alunos, nas turmas X e Y

Questão

G (%) Professor A Professor B Professor C Professor D Professor E X Y X Y X Y X Y X Y

Q1 15,3 14,5 15,8 8,5 0,0 3,4 11,0 23,8 9,3 22,0

Q2 31,9 27,0 26,3 0,0 1,5 6,8 30,4 59,7 32,1 18,3

Q3 28,8 44,0 58,3 15,1 16,1 12,7 12,2 24,6 21,4 30,9

Relativamente aos alunos do Professor A (ver gráfico 1), os ganhos do pré-teste para o pós-

teste não foram substanciais para Q1. No entanto, foram consideravelmente superiores para as

Q2 e Q3. Verificou-se também que os ganhos da turma Y foram ligeiramente inferiores aos

ganhos obtidos pela turma X, em Q1 e Q2. Para Q3, o ganho foi superior na turma Y.

Relativamente aos alunos do Professor B (ver gráfico 2), os ganhos da turma Y foram

inferiores aos ganhos obtidos pela turma X, em todas as questões, chegando mesmo a ser

igual a zero em Q2. É de notar que o Professor B referiu que, por dificuldades técnicas, os

alunos da turma Y não tiveram oportunidade de explorar a simulação computacional tal como

estava previsto no guião da actividade experimental. Esta situação interferiu claramente nos

resultados obtidos por estes alunos, pelo que não é tida em conta na nossa análise.

Relativamente aos alunos do Professor C (ver gráfico 3), os ganhos não foram significativos

para Q1 e Q2, apesar de 4% dos seus alunos, na turma X (1 aluno) e na turma Y (1 aluno),

terem respondido correctamente à questão 1, o que não se verificou para os restantes alunos.

No entanto, os ganhos foram ligeiramente superiores para Q3. Verificou-se, ainda, que os

ganhos da turma Y foram superiores aos ganhos obtidos pela turma X, em Q1 e Q2. Em Q3, o

ganho foi ligeiramente superior na turma X. Na entrevista realizada ao Professor C, pode

constatar-se que os alunos, apesar de o professor insistir constantemente para que se

concentrassem nas actividades experimentais que estavam a realizar, eles se distraíam com

muita facilidade. Esta falta de atenção e de concentração apresentada pela maioria dos alunos,

quer da turma X quer da turma Y, deveu-se essencialmente ao facto desta aula ter sido

leccionada numa sala diferente da habitual, o Laboratório de Física.


___________________________________________________

___________________________________________________

592

Gráfico 1 – Professor A (Turma X – Actividades hands-on; Turma Y – Actividades hands-on + SC)

Gráfico 2 – Professor B (Turma X – Actividades hands-on; Turma Y – Actividades hands-on + SC)

Gráfico 3 – Professor C (Turma X – Actividades hands-on; Turma Y – Actividades hands-on + SC)

Relativamente aos alunos do Professor D (ver gráfico 4), os ganhos obtidos na turma Y foram

cerca de 50% superiores aos ganhos obtidos na turma X, nas três questões. Verificou-se

também que os ganhos obtidos em Q1 e Q3 foram aproximadamente iguais (turma X: Q1-

11% e Q3-12,2%; turma Y: Q1-23,8% e Q3-24,6%), tendo sido bastante superiores (mais de

50%) em Q2.

Relativamente aos alunos do Professor E (ver gráfico 5), os ganhos obtidos para a Q1 não

foram além dos 22,0%, na turma Y e dos 9,3%, na turma X. No entanto, foram superiores


___________________________________________________

___________________________________________________

593

para Q2 e Q3. Verificou-se também que os ganhos da turma Y foram superiores aos ganhos

obtidos pela turma X, em Q1 e Q3. Para Q2, o ganho foi superior na turma X.

Gráfico 4 – Professor D (Turma X – Actividades hands-on; Turma Y – SC)

Gráfico 5 – Professor E (Turma X – Actividades hands-on; Turma Y – SC)

Após a aplicação dos diferentes tratamentos, a maioria dos alunos continua a revelar

concepções cientificamente incorrectas sobre os conceitos de peso e de massa. Estes

resultados mostram que as concepções prévias dos alunos são resistentes e tendem a

permanecer, tal como refere Gönen (2008).

6. Conclusões e implicações

Com base nos resultados disponíveis, podemos tirar algumas conclusões preliminares, no que

se refere à eficácia do uso de simulações computacionais na aprendizagem dos conceitos de

peso e de massa, e que foram descritas anteriormente. A análise geral dos resultados mostra

um efeito positivo das simulações na resposta à Q3, excepto para o Professor C, onde os

ganhos decrescem ligeiramente. Por outro lado, a realização de actividades experimentais


___________________________________________________

___________________________________________________

594

usando apenas simulações computacionais parece ter conduzido os alunos do Professor D a

obter melhores respostas às três questões, enquanto para os alunos do Professor E só se

verificaram ganhos na resposta à Q3. Pode então dizer-se que, apesar das elevadas

expectativas para as simulações computacionais, não se pode garantir uma conclusão geral

sobre a sua eficácia, tal como referem Yaman e colegas (2008).

Os resultados obtidos não nos permitem fazer grandes generalizações, quanto à eficácia do

uso de simulações computacionais na aprendizagem dos conceitos de peso e de massa, para os

alunos do 7º ano do Ensino Básico.

Claramente, a eficácia das simulações computacionais depende do papel do professor na sua

implementação. Neste estudo participaram 5 professores de 4 escolas diferentes, em que os

alunos, apesar de terem utilizado a mesma simulação computacional (sozinha ou integrada

com actividades hands-on), obtiveram ganhos muito diferentes. Assim, para tentar dar

resposta à segunda questão que orienta esta investigação, teremos de proceder à análise global

de todos os dados que estão a ser recolhidos, nomeadamente informação mais detalhada sobre

o papel de cada um dos professores nas respectivas aulas.

Espera-se que este estudo dê uma contribuição através da produção de resultados empíricos

sobre a eficácia desta abordagem no ensino das Ciências Físicas - o uso de simulações

computacionais – na melhoria da aprendizagem dos alunos sobre os conceitos de peso e de

massa. Espera-se, também, que este estudo permita tirar algumas conclusões sobre as

principais características da mediação do professor usando simulações computacionais, que

podem contribuir para melhorar a aprendizagem dos alunos sobre conceitos científicos.

Nota

Este trabalho foi apoiado pela FCT (projecto PTDC/CPE-CED/112303/2009)

7. Referências bibliográficas

Clark, R. (1994). Media will never influence learning. Educational Technology Research and Development. 42(2), 21–29. Clement, J. (1982). Students’ preconceptions in introductory mechanics. American Journal of Physics. 50(1), 66-71. Cohen, L., Manion, L., & Morrison, K. (2007). Research Methods in Education (6th ed.). New York: Routledge. Chang, Chen, L. & Sung. (2008). Effects of learning support in simulation-based physics learning, Computers & Education. 51(4), 1486–1498.


___________________________________________________

___________________________________________________

595

Dahl, J., Anderson, S. W., & Libarkin, J. (2005). Digging into earth science: alternative conceptions held by K-12 teachers. Journal of Science Education. 6, 65-68. Driver, R., & Oldham, V. (1986). A constructivist approach to curriculum development in science. Studies in Science Education. 13, 105–122. Galili, I. (2001). Weight versus gravitational force: historical and educational perspectives. International Journal of Science Education. 23 (10), 1073-1093. Gönen, S. (2008). A Study on student teachers´ misconceptions and scientifically acceptable conceptions about mass and gravity. Journal of Science Education and Technology. 17, 70-81. Hake, R. R. (1998). Interactive-engagement vs. traditional methods: A six-thousand-student survey of mechanics test data for introductory physics courses. American Journal of Physics. 66(1), 64-74. Hecht, E. (2011). On defining mass. The Physics Teacher. 49, 40–44. Henessy, S., Deaney, R., & Ruthven, K. (2005). Emerging teacher strategies for mediating tecnology-integrated instructional conversations: a socio-cultural perspective. Curriculum Journal. 16(3), 265-292. Hewson, P. W., & Hewson, M. G. (1988). An appropriate conception of teaching science: a view from studies of science learning. Science Education. 72, 597–614. Huppert, J., Lomask, S. M., & Lazarowitz, R. (2002). Computer simulations in the high school: students’ cognitive stages, science process skills and academic achievement in microbiology. International Journal of Science Education. 24, 803–821. Libarkin, J. C., Anderson, S. W., Dahl, J., Beilfuss, M., & Boone, W. (2005). Qualitative analysis of college students´ideas about the earth: interviews and open-ended questionnaires. Journal Geosciences Education. 53 (1), 17-26. Lopes, J. B., Cravino, J. P., Branco, M. J., Saraiva, E., & Silva, A. A. (2008). Mediation of student learning: dimensions and evidences in science teaching. Problems of Education in 21 st Century. 9, 42-52. Lopes, J. B., Cravino, J. P., & Silva, A. A. (2010). A Model for Effective Teaching in Science and Technology (Metilost). New York: Nova Science Publishers, Inc. Marshall, J. A., & Young, E. S. (2006). Preservice teachers’ theory development in physical and simulated environments. Journal of Research in Science Teaching. 43(9), 907–937. Morrison, R. C. (1999). Weight and gravity – the need for consistent definitions. The Physics Teacher. 37, 51–52. Mullet, E., & Gervais, H. (1990). Distinction between the concepts of weight and mass in high school students. International Journal of Science Education. 12, 217–226. Njoo, M., & de Jong, T. (1993). Exploratory learning with a computer simulation for control theory: learning processes and instructional support. Journal of Research in Science Teaching. 30, 821–844. Osborne, J., & Dillon, J. (2010). Good practice in science teaching. What research has to say (2th ed.). New York: Open University Press. Perkins, K., Adams, W., Dubson, M., Finkelstein, N., Reid, S., & Wieman, C. (2006). PhET: interactive simulations for teaching and learning physics. The Physics Teacher. 44, 18-23. Philips, W. C. (1991). Earth science misconceptions. Science Teacher. 58(2), 21-23. Resnick, L. B. (1983). Mathematics and science learning: a new conception. Science. 220, 477-478. Sequeira, M., & Leite, L. (1991). Alternative conceptions and history of science in physics teacher education. Science Education. 75, 45-56. Tao, P. K., & Gunstone, R. F. (1999). The process of conceptual change in force and motion during computer-supported physics instruction. Journal of Research in Science Teaching. 36, 859–882. Trey, L., & Khan, S. (2008). How science students can learn about unobservable phenomena using computer-based analogies. Computers & Education. 51, 519–529.


___________________________________________________

___________________________________________________

596

Trumper, R. (2001). A cross-college age study of science and nonscience students’ conceptions of basic astronomy concepts in pre-service training for high-school teachers. Journal of Science Education and Technology. 10, 189-195. Trundle, K. C., & Bell, R. L. (2009). The use of a computer simulation to promote conceptual change: a quasi-experimental study. Computers & Education. 54(4), 1078-1088. Tural, G., Akdeniz, A. R., & Alev, N. (2010). Effect of 5E teaching model on student teachers´ understanding of weightlessness. Journal of Science Education and Technology. 220, 477-478. Waight, N., & Abd-El-Khalick, F. (2007). The impact of technology on the enactment of inquiry in a technology enthusiast’s sixth grade science classroom. Journal of Research in Science Teaching. 44(1), 154–182. Webb, I. (2005). Affordances of ICT in science learning: implications for an integrated pedagogy. International Journal of Science Education. 27(6), 705-735. Wieman, C. E., Perkins, K. K., & Adams, W. K. (2008). Oersted medal lecture 2007: interactive simulations for teaching physics: what works, what doesn´t, and why. American Journal of Physics. 76, 393–399. Winn, W., Stahr, F., Sarason, C., Fruland, R., Oppenheimer, P., & Lee, Y. (2006). Learning oceanography from a computer simulation compared with direct experience at sea. Journal of Research in Science Teaching. 43, 25–42. Yaman, M., Nerdel, C., & Bayrhuber, H. (2008). The effects of instructional support and learner interests when learning using computer simulations. Computers & Education. 51(4), 1784–1794.

8. Anexos

Ciências Físico - Químicas 7º Ano de Escolaridade

Pré-Teste

Nome: ______________________ Nº: _____ Turma: _____ Data: _________

Selecciona a opção correcta em cada uma das questões. Justifica as respostas.

1. No espaço vazio, onde existe apenas um corpo, esse corpo tem

(a) Massa e peso;

(b) Só massa;

(c) Só peso.

Porque,

2. Massa e peso têm

(a) O mesmo significado físico;

(b) Diferente significado físico.

Porque,

3. Quando um corpo é levado da Terra para a Lua

(a) O seu peso e a sua massa mantêm-se;

(b) O seu peso e a sua massa variam;

(c) O seu peso varia e a sua massa mantém-se;

(d) O seu peso mantém-se e a sua massa varia.

Porque,


___________________________________________________

___________________________________________________

Documents

As simulações computacionais no processo de ensino ...cidtff.web.ua.pt/producao/jose_cravino/Pages_ActasENEC.pdf · 583 As simulações computacionais no processo de ensino/aprendizagem