miniaturadaimagem|professor de física Ensino de física são os métodos atualmente utilizados para ensinar física. Pesquisa em ensino de física é uma área de pesquisa pedagógica que visa melhorar os métodos de ensino de física.
Historicamente, a física tem sido ensinada no nível médio e superior, principalmente, pelo método tradicional em conjunto com exercícios de laboratório destinados a verificar os conceitos ensinados nas aulas.No entanto, diferentes propostas pedagógicas ao longo das décadas buscaram alternativas para tornar o aprendizado mais significativo e menos baseado apenas na memorização. Estes conceitos são melhor compreendidos quando as aulas são acompanhadas de demonstração, experimentos, e perguntas que exigem que os alunos pensem sobre o que vai acontecer em um determinado experimento e por quê. Afinal, é comum o uso de muita abstração para entender tais conceitos.
Ensino de Física na Grécia antiga Aristóteles escreveu o que é considerado como o primeiro livro-texto de física. citing R.B Lindsay, Basic concepts of Physics (Van Nostrand Reinhold, New York, 1971), Appendix 1 As ideias de Aristóteles foram ensinados até o fim da Idade Média, quando os cientistas começaram a fazer descobertas. Por exemplo, a descoberta de Copérnico contradiz a ideia de Aristóteles de que o planeta Terra está fixo no centro do universo.As hipóteses aristotélicas já haviam sido questionadas antes mesmo de Copérnico, pois o que pecava nos seus estudos era a falta de experimentação em suas teorias, porém, mesmo que houvessem estes questionamentos por parte de alguns estudiosos, devido a importância das ideias aristotélicas e a notoriedade que lhe foram atribuídas, especialmente pela igreja, faziam com que a ideia de questionar Aristóteles fosse desestimulada e descredibilizada. As ideias de Aristóteles sobre movimento não foram substituídas até o final do século 17, quando Newton publicou as suas.
Hoje estudantes de física continuam pensando em conceitos de física nos termos Aristotélicos, apesar de ser ensinado apenas conceitos Newtonianos. as cited by many scholar booksEsse fenômeno é conhecido como concepção alternativa ou concepção prévia, e mostra como a intuição cotidiana muitas vezes se aproxima mais das explicações aristotélicas do que das leis formuladas por Newton. Tal persistência reforça a importância do ensino de física considerar as ideias espontâneas dos alunos, para que a aprendizagem não seja apenas a substituição mecânica de teorias, mas uma reconstrução crítica do pensamento científico.
Ensino de Física na Mesopotâmia Pouco fala-se sobre o ensino de física em épocas tão primordiais quanto a mesopotâmica, porém há evidências de que foram utilizados métodos de coleta de dados na elaboração do conceito das filosofias naturais, época da qual não se distinguia do conceito de física moderno mas havia elementos introdutórios tão necessários para a elaboração de aprendizados humanos. As esparsas evidências se concentram no império Neo-Assírio e Babilônico dos séculos VII ao IV A.C. O estudo da astronomia foi o principal enfoque dos mesopotâmicos associados à este assunto, em especial para a elaboração de calendários festivos e colheitas em épocas apropriadas utilizados pelos gregos e consistentes com estas observações.
Estratégias de ensino Estratégias de ensino são várias técnicas utilizadas pelos professores para facilitar a aprendizagem dos alunos com diferentes estilos de aprendizagem. As diferentes estratégias de ensino ajudam os professores a desenvolver o pensamento crítico entre os alunos e envolvê-los efetivamente em sala de aula. A seleção de estratégias de ensino depende do conceito a ser ensinado e também sobre o interesse dos alunos.
Métodos e abordagens Método Tradicional: é a forma mais comum de ensino de ciências pois a maioria dos professores são ensinados por este método, eles continuam a usar o método, apesar de muitas limitações, como é muito conveniente. Este método é centrado no professor e o papel do professor é supremo dessa forma é ineficaz em desenvolver o pensamento crítico e a atitude científica entre as crianças. Método socrático: neste método o papel do aluno é a maior em relação ao método tradicional, em que o professor irá fazer perguntas e acionar os pensamentos dos alunos. Este método é muito eficaz no desenvolvimento da ordem de pensar dos alunos e será ineficaz se as perguntas não são bem preparadas. Para aplicar esta estratégia, as crianças devem ser parcialmente informadas sobre o conteúdo. Este método é centrado no aluno. Método demonstrativo: neste método o professor realiza determinadas experiências que os alunos observem e propõe questões relacionadas com o experimento. Após a conclusão, o professor pode fazer perguntas para explicar cada etapa que é realizada. Este método é eficaz pois ciência não é completamente um assunto teórico. Método tradicional com demostrativo: Como o título sugere esse método é a combinação de dois métodos. É um método simples, em que o professor realiza a experiência e explica simultaneamente, assim o professor pode fornecer mais informações em menos tempo. Mas os alunos só observam e eles não realizam as experiência. E não é possível ensinar todos os tópicos por este método.
Uso do computador no ensino de física Com o advento das tecnologias educacionais, o ensino de física foi re-discutido e reformulado através da possibilidade do uso do computador como material de apoio pedagógico, uma vez que tal objeto vinha acompanhado de uma série de expectativas e potencialidades a serem exploradas. Em meados dos anos 70 o tema entra em discussão em seminários sobre a educação no Brasil, entretanto, sua aplicação era restrita às universidades. Na década seguinte tem início a capacitação de professores e a implantação de projetos nas redes de ensino de 1º e 2º grau, movimento que segue se expandindo e especializando até os dias atuais. São diversas as formas do uso de tecnologias no âmbito de ensino de física, uma revisão da literatura que avaliou 109 artigos identificou sete modalidades:
Instrução e avaliação mediada pelo computador Modelagem e simulação computacional Coleta e análise de dados em tempo real Recursos multimídia Comunicação à distância Resolução algébrica/numérica e visualização de soluções matemáticas Estudo de processos cognitivos
Foi observado que os trabalhos, em sua grande maioria, estão relacionados à modelagem e simulação computacional da Mecânica Newtoniana, enquanto atividades computacionais que abordam os temas de Ótica e Física Moderna são relativamente mais raros.
Vantagens das ferramentas computacionais As principais vantagens apontadas referem-se principalmente a visualização de conceitos complexos, feedback rápido por parte dos alunos e maior interação na aprendizagem. O uso de imagens ilustrativas em livros-texto, lançando mão de recursos como fotografias estroboscópicas para representação de corpos em movimento ou fenômenos dinâmicos são exemplos práticos adotados por educadores da área de ensino de física tendo em vista facilitar a compreensão de conceitos, julgados por estes como sendo, por vezes, altamente abstratos. No entanto, alguns estudos afirmam que o uso de animações por computadores pode ser uma solução mais eficaz para tais dificuldades.
Umas das maiores apostas do uso de tecnologias educacionais no ensino de física é o de simulações. Uma simulação em sala de aula têm como objetivo modelar determinado fenômeno permitindo a compreensão e visualização de suas características físicas.
Algumas vantagens do uso de simulações apontadas são :
Coleta de grande quantidade de dados rapidamente; Possibilidade dos estudantes gerarem e testarem hipóteses; Apresentar versões simplificadas de conceitos abstratos; Possibilidade de identificar relacionamentos de causa e efeito em sistemas naturais complexos; Possibilidade de promover habilidades de raciocínio crítico; Interação com modelos científicos que não podem ser experienciados por observação direta; Acentuar a formação de conceitos; Entre outros.
Possibilidades de simulações computacionais no ensino O ensino da Física e da Matemática nas escolas e nas universidades não tem parecido ser uma tarefa fácil para muitos professores. Uma das razões para essa situação é que a Física, bem como a mecânica e a elétrica, lidam com vários conceitos, alguns dos quais caracterizados por uma alta dose de abstração, fazendo com que a Matemática seja uma ferramenta essencial no desenvolvimento. Além disso, a Física lida com materiais que, muitas vezes, estão fora do alcance dos sentidos do ser humano tais como partículas subatômicas, corpos com altas velocidades e processos dotados de grande complexidade. Uma tal situação, frequentemente, faz com que os estudantes se sintam entediados ou cheguem mesmo a odiarem o estudo da Física e da matemática. Simulações computacionais vão além das simples animações. Elas englobam uma vasta classe de tecnologias, do vídeo à realidade virtual, que podem ser classificadas em certas categorias gerais baseadas fundamentalmente no grau de interatividade entre o aprendiz e o computador. Tal interatividade consiste no fato de que o programa é capaz de fornecer não apenas uma animação isolada de um fenômeno em causa; mas, uma vasta gama de animações alternativas selecionadas através do input de parâmetros pelo estudante. Apesar de todas as críticas, entretanto, há de admitir-se que boas simulações, criteriosamente produzidas, existe e que os professores guardam uma expectativa muito grande do potencial de suas utilizações. É preciso ter em conta que a educação não é algo que envolve apenas a informação. Educar consiste, igualmente, em fazer as pessoas pensarem sobre a informação e a refletirem criticamente.
Limitações do uso do computador Apesar das potencialidades dos métodos computacionais no ensino, a sua plena utilização encontra diversas barreiras em países subdesenvolvidos. A infraestrutura da escola deve ser considerada juntamente com o preparo dos profissionais da educação para que a multimédia não se torne uma forma de reescrever o quadro negro, negando assim todas as possibilidades de criar uma aprendizagem ativa com este recurso.
Muitas vezes o uso do computador no ensino de física é citado como alternativa a realização de experimentos de laboratório. Entretanto, um sistema físico real pode ser muito complexo de modo que as simulações sempre serão baseadas em modelos que fazem simplificações. Tais simplificações resultam em limitações na validade da simulação, que, se não forem compreendidas, podem oferecer conceitos errados aos estudantes. Neste sentido, alguns autores colocam que o uso exagerado de animações e simulações não apresentam o mesmo status epistemológico e educacional que experimentos reais. Além disso, na elaboração de simulações é frequente a adoção de pressupostos, processo que pode ser despercebido pelo estudante, caso não ressaltado pelo docente.
Softwares livres Software é um sistema do computador, é a sequência de instruções a serem seguidas e/ou executadas pela máquina. Sabemos que o computador consegue ler informações em binários (representado por 0 ou 1), porém escrever um programa inteiro em binários seria impossível até para os melhores programadores. Perceba a diferença:
CÓDIGO FONTE CÓDIGO BINÁRIO int main() { printf(‘’ Olá Mundo’ ’) ; return 0;
1100111101110101001010 01001001010101110 0110101010011000011110 010110101011111110 [...]
Um software livre se caracteriza pela liberação do seu código fonte, ou seja, todos os usuários têm acesso ao código fonte que rege o sistema. Um exemplo desse tipo de software é o sistema operacional GNU/Linux. Um exemplo contrário é o sistema operacional Windows, que é proprietário (não-livre ou privado), pois não libera seu código fonte para usuários.