REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.11163298
Jorge de Jesus Passinho e Silva1
Sandra Regina de Oliveita Marques Passinho1
RESUMO
Com o objetivo de tornar o ensino de Física mais atrativo e significativo para os estudantes, aplicamos esse projeto de pesquisa com os alunos dos cursos de Engenharias e Biologia da Universidade Estadual do Maranhão/UEMA. Introduzimos o uso de uma linguagem de programação o Scilab, nas aulas das disciplinas de Física, para que o aluno construa gráficos utilizando essa linguagem, conforme pesquisa, mais de 50% dos alunos ainda constroem gráficos manualmente e 92,3% afirmaram ter interesse em aprender uma linguagem para construir gráficos utilizando linguagem computacionais, contudo a pesquisa nos mostra que a estratégia adotada não foi suficiente para suprir essa deficiência no ensino, 87,5% dos alunos não conseguiram aprender a plotar gráficos usando essa ferramenta.
Palavras-chave: Educação. Ensino de Gráficos. SCILAB
ABSTRACT
In order to make the teaching of Physics more attractive and meaningful for students, we applied this research project with students from the Engineering and Biology courses at the State University of Maranhão/UEMA. We introduced the use of a programming language, Scilab, in the Physics classes, so that the student can build graphics using this language. learn a language to build graphics using computer languages, however research shows us that the strategy adopted was not enough to address this deficiency in teaching, 87.5% of students were unable to learn to plot graphics using this tool
Keywords: Education.Math education. SCILAB
1 INTRODUÇÃO
O uso de linguagens de programação como ferramentas para facilitar o entendimento de muitos temas relacionados ao Ensino de Matemática e Física é algo necessário e praticamente inevitável diante da rapidez e praticidade que a sociedade moderna avança. A grande dificuldade está no fato dessas linguagens ainda serem vistas de forma errônea como ferramentas secundárias por professores e pelos próprios alunos, que se limitam a um ambiente de sala de aula tradicional, no qual o processo de aprendizagem deixa de ser completo diante do potencial que pode vir a ser desenvolvido com o uso de linguagens de alto nível, como é o caso do Scilab.
O Scilab é um Software gratuito, prático de usar e de fácil acesso para download. Ele dispõe de recursos similares a outras linguagens como Matlab, Mathcad, Octave, Mathematica. Além disso, o estímulo ao uso do Scilab é um combate, mesmo que não intencional, à pirataria de Softwares, pois é comum encontrar usuários dessas linguagens citadas em versões pirateadas, devido ao elevado custo de aquisição, já o Scilab está disponível gratuitamente na internet.
Logo, acredita-se que a utilização do Scilab é algo totalmente benéfico e construtivo, diante da compatibilidade dos outros programas que pesam no quesito econômico para os estudantes.
O Scilab pode ser usado desde uma simples calculadora até recursos avançados, como a resolução de problemas de Matemática, Fluidos, Ondas, Transferência de Calor, Termodinâmica, assim como a Construção de Gráficos 2D e 3D ou Simulações Numéricas, Resoluções de Derivadas, Integrais e Equações Diferencias, algo que o aluno muitas vezes se limita a ver apenas na teoria (Scherer, 2010).
Os objetivos para utilizar o Scilab como um facilitador para a aprendizagem dos fenômenos Térmicos e Ondulatórios nas aulas de Física são:
- Introduzir o ensino de programação usando a linguagem de programação Scilab;
- Examinar sob a perspectiva do aluno o primeiro contato com uma linguagem de programação;
- Avaliar como os estudantes assimilam a linguagem Scilab como primeiro contato com as estruturas de programação aplicadas a Física.
A presente pesquisa apresentou uma interação entre ensino, pesquisa e extensão, com isso, desenvolvemos um estudo que teve uma aplicação significativa nos conteúdos de Matemática e Física, sendo assim, podemos também, estender para alunos do Ensino Médio, como foi constatado de suma importância no ensino superior, de forma que seja gerado um incentivo no uso da simulação no ambiente de sala de aula, de forma a maximizar o aprendizado e intensificar a qualidade do ensino.
Assim, busca-se uma melhoria na qualidade do aprendizado para alunos que possuem muita dificuldade em aprender esses assuntos na Física.
2 A PESQUISA
Nossa pesquisa consistiu em coletarmos dados das turmas sobre o conhecimento em contrução de gráficos utilizando linguagem de programação e disponibilizando um curso para contruir gráficos no You Tube e em seguida aplicando uma atividade para avaliar a aprendizagem sobre o assunto desenvolvido em sala e fora dela.
2.1 Metodologia
A pesquisa foi aplicada conforme a seguir:
- Explicamos para as turmas a importância para sua formação e o aprendizado de programação na formação do novo profissional que surge diante de tanta tecnologia no mundo atual;
- Fizemos uma avaliação diagnóstica para sabermos o nível de conhecimento da turma em relação à linguagem de programação;
- Analisamos os resultados dos questionários e elaboramos as aulas e as vídeos aulas;
- Aplicamos as aulas em sala de aula e disponibilizamos as aulas no You Tube para que os alunos assistissem caso tivessem alguma dúvida;
- Ministramos um curso de 4h do básico de programação em Scilab, com auxilio de um material próprio;
- Passamos uma atividade para utilizar a linguagem de programação ensinada e aplicamos um segundo questionário para avaliarmos o interesse da turma em aprender programação.
2.2 Caracterização da área de atuação
O projeto de pesquisa foi aplicado na disciplina de Física nos cursos de Engenharia Civil, Mecânica, Computação e Biologia, no primeiro semestre de 2022.
2.3 Procedimentos metodológicos
O projeto foi executado em cinco etapas: incialmente explicamos a importância de utilizar uma linguagem de programação na formação acadêmica deles em seguida fizemos um diagnóstico para avaliarmos o grau de entendimento da turma com relação ao tema do projeto; no terceiro momento, foi oferecido um curso curto de programação em sala de aula e disponível nas plataformas digitais; a quarta foi a aplicação desse aprendizado na confecção de um problema físico para que a turma resolvesse e entregasse um relatório utilizando a linguagem ensinada que foi o Scilab; e a quinta e última foi a aplicação de outro questionário para avaliar o aprendizado da linguagem trabalhada,
2.3.1 Materiais e ferramentas utilizadas
Para realizarmos a pesquisa utilizamos o Google Forms, Google e o You Tube. Na sala de aula utilizamos o notebook, data show e o programa Scilab disponível no site: https://www.scilab.org/download/scilab-6.1.1. No Google Forms aplicamos os dois questionários, e disponibilizamos no Google e no You Tube as aulas ministradas em sala de aula. Os dois questionários que foram disponibilizados pelo Google Forms, encontram-se nos links a seguir:
2.3.1.1 Primeiro questionário:
- Link do primeiro questionário:
https://docs.google.com/forms/d/1oxiMDNNKJQ9H_fKZXRyplg8sF7Qnw1cUISTOTgWQU/edit
Para as vídeos aulas disponibilizamos três vídeos aulas que estão disponíveis no Google e no You Tube nos links abaixo:
- Link da aula 01: https://www.youtube.com/watch?v=7zRabPX15l8
- Link da aula 02: https://youtu.be/G6Z4kDYhJjs
- Link da aula 03: https://youtu.be/ED7ZS2dz2u0
As vídeos aulas disponíveis no Google:
- Link da vídeo aula: https://drive.google.com/drive/my-drive
- Link da vídeo aula: https://drive.google.com/drive/my-drive
2.3.1.2 Segundo questionário:
- Link do segundo questionário:
https://docs.google.com/forms/d/1sPTiXsvCqttHLjOwuCvzKXitKmw4Qtoahx3IWDmuu_g/edit
2.4 Análise dos dados
Após explanação em sala de aula da necessidade e importância da programação nos cursos superiores, os alunos ficaram entusiasmados com a nova ferramenta poderosa em diversas situações. A partir desse diálogo em sala, elaboramos o primeiro questionário para avaliarmos o estado de conhecimento sobre o tema e obtivemos o seguinte resultado.
Nossa primeira pergunta (ver gráfico 01) foi para identificar o uso de tecnologias computacionais na confecção de gráficos e para nossa surpresa a maioria dos alunos ainda constroem gráficos de forma manual, esse dado foi impactante, já que são disponibilizados uma infinidade de aplicativos que servem para essa função. Nesse sentido, de acordo com Papert (1980/1985) o professor, diante da importância de inserir o aluno nesse contexto computacional, precisar compreender
[…] a frase “instrução ajudada pelo computador” (computer-aided instruction) significa fazer com que o computador ensine a criança. Pode-se dizer que o computador está sendo usado para “programar” a criança. Na minha perspectiva é a criança que deve programar o computador e, ao fazê-lo, ela adquire um sentimento de domínio sobre um dos mais modernos e poderosos equipamentos tecnológicos e estabelece um contato íntimo com algumas das ideias mais profundas da ciência, da matemática e da arte de construir modelos intelectuais. (Papert, 1980/1985, p.17)
Com isso, a aluno imerso nesse universo, vai adquirindo esse sentimento de domínio, estabelecendo esse contato intimo, pois se torna de fácil aplicação para as tarefas que venham desenvolver, utilizando a programação.
Gráfico 01 – Para a construção de gráficos o que você utiliza?
Fonte: próprios autores/2022
Na segunda pergunta (ver gráfico 02), procuramos identificar, dentre os estudantes que usam o computador para construir gráficos, quais programas eles mais utilizam e como podemos constatar, os programas mais utilizados são o Excel (com 25,6%)e o CANVA (com 30,8%), ambos programas pagos.
Gráfico 02 – Ao usar a computação para a construção de gráficos,qual desses programas você utiliza?
Fonte: próprios autores/2022
Na terceira pergunta (ver gráfico 03), queríamos saber se os estudantes tinham interesse em aprender uma linguagem de programação de alto nível e conforme resposta deles, a maioria, ou seja, mais de 90% responderam ter interesse. Assim, segundo Wing (2006), nos enfatiza que, o
Pensamento computacional é uma habilidade fundamental para todos, não somente para cientistas da computação. À leitura, escrita e aritmética, deveríamos incluir pensamento computacional na habilidade analítica de todas as crianças. Assim como a máquina impressora facilitou a divulgação dos três R’s 2 o que é apropriadamente incestuoso sobre essa visão é que a computação e os computadores facilitaram a divulgação do pensamento computacional (Wing, 2006, p. 33).
É esse pensamento computacional que o professor, diante de tal interesse, precisa inserir em seus planejamentos a utilização de tais recursos computacionais, para que nossos alunos desenvolvam essa habilidade analítica oriundo desse contexto tecnológico.
Gráfico 03 – Você tem interesse de aprender a construir gráficos usando uma linguagem de alto nível?
Fonte: próprios autores/2022
Conforme respostas coletadas no primeiro questionário, elaboramos um curso de curta duração com 10h, para iniciar o estudo de programação e escolhemos o assunto de “gráficos” pela simplicidade a abrangência do conteúdo. Disponibilizamos o curso nas plataformas do You Tube e Google, conforme links já citados anteriormente. O curso foi dividido em três aulas e as visualizações das três estão com suas estatísticas descritas conforme acesso na página do You Tube. A seguir apresentamos algumas figuras das visualizações, sendo que a primeira aula teve 76 visualizações.
Figura 01 – Visualização da aula 01
Fonte: próprios autores/2022
A segunda aula teve menos visualizações que a primeira, mas com um número ainda satisfatório, tivemos 70 visualizações, conforme figura 02 abaixo.
Figura 02 – Visualização da aula 02
Fonte: próprios autores/2022
A terceira parte do curso teve ainda menos visualizações, 48 até o momento do relatório, devemos pesquisar o motivo desse número ter caído, mas todas essas aulas foram também ministradas em sala de aula.
Figura 03 – Visualização da aula 03
Fonte: próprios autores/2022
Passamos a turma uma atividade para usar o que foi estudado, o trabalho consistiu em fazer um programa para comparar graficamente a solução analítica com a solução experimental da seguinte atividade: aquecer uma certa quantidade de água até 90°C e medir seu resfriamento e comparar com a solução da lei de Newton para o resfriamento. Os alunos tiveram muita dificuldade para realizar essa atividade, nenhum aluno conseguiu integralmente realizar, isso foi fator preponderante para as respostas do segundo questionário, que apresentamos a seguir.
Em relação ao segundo questionário, observamos que somente 37,5% assistiram o curso completo, 25% não assistiram porém, tivemos também um percentual de 37,5% que pelo menos assistiram uma aula.
Gráfico 04 – Você assistiu as aulas de Scilab?
Fonte: próprios autores/2022
Pelo fato de termos um percentual de 25% que não assistiram o curso e 37,5% assistiram apenas uma aula, contatamos aqui nesse próximo questionamento (gráfico 5) o baixo rendimento da turma, pois só 12,5% responderam que entenderam, um número considerado baixo.
Gráfico 05 – O que você achou das aulas de Scilab?
Fonte: próprios autores/2022
Com esses números já podemos confirmar a resposta da próxima pergunta (questão de n. 06), 87,5% não conseguiram realizar a atividade. Diante desses dados o professor,
[…]. Ao refletir sobre as dificuldades e obstáculos que encontra, ele pode vir a perceber que a escola, sobretudo a sala de aula, não é fonte exclusiva de informações para os alunos. Atualmente as informações podem ser obtidas nos mais variados lugares. Porém, sabemos que informação não é tudo, é preciso um espaço no qual elas sejam organizadas e discutidas. A escola pode ser esse tal espaço. Um espaço pensado como se fosse uma ‘mesa’ onde alunos e professores se sentam para compartilhar as diferentes informações e experiências vividas, gerar e disseminar novos conhecimentos (Borba; Penteado, 2012, p.65).
Portanto, cabe ao professor, selecionar, planejar e organizar sua aula, para tentar suprir ou minimizar tais obstáculos, favorecendo um aprendizado significativo na sua sala de aula.
Gráfico 06 – Você conseguiu plotar gráficos usando o Scilab?
Fonte: próprios autores/2022
Na questão de número 7, constamos que 37,5% dos alunos entrevistados acharam difícil o uso da linguagem Scilab, porém o mesmo percentual somado para fácil e muito fácil, coincide, ou seja, também obtivemos um percentual de 37,5% e somente 25% acharam muito difícil de usar, contudo não conseguiram aprender suficientemente para realizar e finalizar a atividade, o que reafirma a resposta da questão de número quatro.
Gráfico 07 – O que você achou da linguagem Scilab?
Fonte: próprios autores/2022
Finalizando os questionamentos, e com o intuito de termos tornado significativo essa pesquisa, contatamos na questão de nr. 08 que 37,5% afirmam que vai aprender outra linguagem, 25% continuará com a linguagem que já usa e na mesma proporção temos um percentual que vai continuar fazendo manualmente seus gráficos e somente 12,5% irá dá continuidade ao que aqui foi apresentado, ou seja, a linguagem Scilab. Diante desses percentuais, cabe ao professor,
Compreender, utilizar e criar tecnologias digitais de informação e comunicação de forma crítica, significativa, reflexiva e ética nas diversas práticas sociais (incluindo as escolares) para se comunicar, acessar e disseminar informações, produzir conhecimentos, resolver problemas e exercer protagonismo e autoria na vida pessoal e coletiva. (BNCC, 2018)
Pois, para o aluno é de suma importância que conceba o uso das tecnologias de forma a promover sua aprendizagem, sua autonomia na perspectiva que construam seus conhecimentos, tornando-os reflexivos da sua realidade enquanto aprendizes, para que possam usufruir dos recursos que lhes são apresentados e o façam com um bom uso, e aqui no nosso caso a linguagem Scilab, por proporcionar uma otimização no seu fazer educacional, minimizando os 25% dos alunos que enfatizam, que ainda vão permanecem fazendo gráficos manualmente.
Gráfico 08 – Você vai seguir plotando gráfico no Scilab nos seus trabalhos acadêmicos?
Fonte: próprios autores/2022
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS
- Os alunos querem aprender uma linguagem de programação, isso ficou claro no primeiro questionário;
- O projeto teve um erro no cronograma das atividades, deveríamos aplicar o segundo questionário antes da atividade avaliativa, porque as respostas do segundo questionário ficaram claras que os alunos estavam com dúvidas e era preciso identificar quais essas dificuldades para depois passar a atividade usando o programa;
- A execução do projeto requer uma carga horária maior e não paralela a disciplina, porque a carga horária da disciplina já é suficiente para a carga da disciplina e os alunos fazem outras disciplinas então há um certo relaxamento para se dedicar para aprender uma linguagem de programação que requer tempo e dedicação.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BORBA, Marcelo de Carvalho; PENTEADO, Miriam Godoy. Informática e Educação Matemática. 3. ed. 2. reimp. Belo Horizonte: Autêntica, 2012.
BRASIL. Ministério da Educação. Base Nacional Comum Curricular. Brasília, 2018
PAPERT, Seymour. Logo: computadores e Educação. Brasiliense, São Paulo, 1985(Original de 1980).
SCHERER, Cláudio. Métodos computacionais da física. 2. ed. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2010.
WING, J. Computational Thinking. Communications of the ACM, Março 2006.
[1] Docentes do Centro de Ciências Exatas e Naturais da Universidade Estadual do Maranhão – CECEN/UEMA