MODELAMENTO, SIMULAÇÃO E COMPUTADORES NO ENSINO DE CIÊNCIAS: PERSPECTIVAS E LIMITAÇÕES


Alexandre Alex Barbosa Xavier
(Mestrando/UFMG)
lexlutor@gogo.com.br

Antônio Tarciso Borges
(UFMG)
tarciso@coltec.ufmg.br



Resumo

    A utilização de ambientes de modelagem computacional em sala de aula pode, através da expressão e construção de modelos, levar o estudante a desenvolver seu entendimento acerca do funcionamento de vários sistemas dinâmicos encontrados no ensino de ciências. As atividades realizadas nesses ambientes proporcionam ao estudante um constante processo de explicitação de seus modelos mentais, dando formas concretas a idéias abstratas. Neste processo, importantes habilidades cognitivas tais como abstração, formulação e teste de hipóteses são trabalhadas. Faz-se mister, entendermos a dinâmica que dirige a relação do aprendiz com o ambiente de modelagem, a fim de propormos situações estimulantes e significativas que o conduzam a uma progressiva elaboração de seus modelos mentais. Reconhecendo as possibilidades oferecidas pelas ferramentas de modelagem para o ensino de ciências, o presente trabalho busca o entendimento da relação estabelecida entre o aprendiz e a ferramenta, ou seja, o entendimento da dinâmica que subjaz às ações do aprendiz durante a manipulação do ambiente de modelagem para a externalização dos seus modelos sobre um determinado assunto. Esse entendimento pode nos proporcionar melhores intervenções durante o processo de modelamento, objetivando facilitar as ações e o entendimento do usuário-aprendiz na construção de seus modelos mentais, além de uma clara definição de suas limitações. Existem vários programas que facilitam o processo de modelagem de sistemas: STELLA, Linkit, Modellus, WorldMaker, Autcel-RCO, entre outros. No entanto, independente do ambiente escolhido, uma preocupação na utilização do computador no processo de ensino-aprendizagem consiste em encontrar formas cada vez melhores para explorar esta tecnologia para a construção das estruturas cognitivas do estudante. Basicamente, a implementação do presente trabalho, onde um ambiente de modelamento centraliza as ações de ensino e aprendizagem de um assunto científico, realiza-se junto a estudantes do ensino médio onde são considerados, entre outros, o nível de compreensão da lógica subjacente ao ambiente e sua influência nas suas ações, sua conduta no processo de explicitação do seu modelo mental (perguntas, afirmações, erros, abstração e estabelecimento de regras), as características mais importantes do fenômeno a ser modelado que são ressaltadas pelo aprendiz, seu envolvimento e motivação para as diversas situações. Nos últimos anos, possivelmente devido ao aumento da capacidade computacional das máquinas disponíveis nas escolas, existe um aumento do interesse no desenvolvimento de ferramentas de modelamento e de propostas de currículos baseados nessas ferramentas para implementação nas escolas. Existem muitos tópicos no currículo escolar que podem ser mais bem explorados usando essas ferramentas computacionais. Isso se justifica porque muito das dificuldades no aprendizado envolvem o aprendizado de conceitos abstratos relacionados a um modelo que conecta várias entidades e que, freqüentemente, envolvem relações matemáticas, além de envolver o entendimento de entidades normalmente inobserváveis como átomos e moléculas. As ferramentas de modelamento que possibilitam a representação dessas entidades e relações podem ser usadas como um importante ambiente para a promoção do ensino e aprendizagem desses conceitos. Diferentes enfoques de introdução de modelos e modelagem no processo de ensino-aprendizagem de Ciências vêm ocorrendo em diversas escolas e universidades nos EUA e Europa. No Brasil existem trabalhos em desenvolvimento na Fundação Universidade do Rio Grande, no Núcleo de Computação Eletrônica da UFRJ e no ModeLab da UFES, o que nos permite ter uma importante base de dados para análise e discussão dos resultados, objetivando melhor utilização dessa tecnologia e a clara identificação de suas possíveis limitações.