Ciclos de modelagem : uma proposta para integrar atividades baseadas em simulações computacionais e atividades experimentais no ensino de Física

Abstract

Neste trabalho, defendemos o desenvolvimento de ciclos de modelagem, conduzidos a partir das ideias de David Hestenes, como uma alternativa para nortear propostas didáticas que integrem atividades experimentais e atividades baseadas em simulações computacionais. Através de uma estratégia que estimula os alunos a explorarem os domínios de validade dos modelos teóricos e a dominar diferentes tipos de ferramentas de representação, propomos que a metodologia aqui apresentada tem potencial para promover uma concepção de ciência mais coerente com visões epistemológicas contemporâneas, percebendo o fazer ciência como uma atividade tipicamente humana, através da qual os cientistas buscam construir representações dos fenômenos físicos, com grau de precisão variado e contexto limitado. Por fim, apresentamos possibilidades de uso dos softwares Tracker e Modellus para explorar os limites do domínio de validade de um modelo teórico de pêndulo simples durante um ciclo de modelagem. Em uma aplicação com alunos de um Mestrado Profissional em Ensino de Física, tal ciclo se mostrou importante para explicitar aos alunos-professores as diferenças entre o modelo teórico estudado e fenômenos empíricos, na tentativa de contribuir para o aprofundamento da compreensão deles sobre o processo de modelagem científica. Alguns aspectos práticos dessa aplicação e de outra envolvendo a lei de resfriamento de Newton também são discutidos no presente artigo.

In this paper we argue about the use of modeling cycles from David Hestenes’ framework as an alternative to guide actions combining computer-based simulations and experimental activities. From a strategy that challenges students to explore the domain of validity of theoretical models and to control a diversity of representation tools, we suggest that the methodology presented here has potential to promote a more coherent conception of Science, in which students perceive its developing as something typically human in which scientists attempt to construct representations of physical phenomena, with varying degree of accuracy and limited context. Finally, we present some possibilities to use the softwares Modellus and Tracker to explore the boundaries of the validity domain of the theoretical model known as simple pendulum during a modeling cycle. Applying with Brazilian students from a professional Master’s Degree in Physics Education, the cycles were important to highlight the differences between the theoretical model studied and the empirical phenomena, helping to improve their understanding of the process of scientific modeling. Some practical issues about this proposal implementation and another involving Newton's law of cooling are also discussed in this paper.