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Der Einsatz von Computational Modeling in Kinematik Funktionen mit Modellus

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CONTEÚDO

ORIGINALER ARTIKEL

CARDOSO, Kaio Felipe Nink [1], JUNIOR, Gilberto Nunes da Silva [2], JÚNIOR, João Hermano Torreiro de Carvalho [3]

CARDOSO, Kaio Felipe Nink. JUNIOR, Gilberto Nunes da Silva. JÚNIOR, João Hermano Torreiro de Carvalho. Der Einsatz von Computational Modeling in Kinematik Funktionen mit Modellus. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Jahrgang 05, Ed. 03, Vol. 04, S. 117-140. März 2020. ISSN: 2448-0959, Zugangslink: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/bildung-de/kinematik-funktionen

ZUSAMMENFASSUNG

Die Anwendung der Physik ist nach wie vor eine Herausforderung für die Auf traditionellen Methoden basierenden Lehrmittel, die in der Lage sind, andere modernere Mittel auszuschließen und Bildungstechnologien stärker zu nutzen. Wir nutzten das Computermodellierungsprogramm Modellus, dassich hauptsächlich auf kinematikale Anwendungen konzentrierte, mit zwei Übungen, die die Bewegungen von Vertical Release und Oblique Release beinhalteten, da Schwierigkeiten hinsichtlich des Verständnisses aufgeworfen werden, die möglicherweise durch die ausgestellten pädagogischen Methoden erzeugt werden. Wir haben die Übungen in einem Fragebogen mit 15 Schülern der 2. Klasse der High School der IFBA / Barreiras als Stichprobe für die Analyse der Art und Weise angewendet, wie Schüler den aktuellen Physikunterricht und die möglichen Bedürfnisse neuer Methoden in der Ausbildung dieser Wissenschaft bewerten.

Schlüsselwörter: Physikunterricht, Software, Computermodellierung, studentische Evaluation.

1. EINLEITUNG

Inmitten zahlreicher technologischer Fortschritte muss viel darüber diskutiert werden, wie Bildung angewendet wird, da Kreide und Tafel im Klassenzimmer immer noch stark verwendet werden und möglicherweise keinen Raum für dynamischere Aktivitäten bieten. Was den qualitativen Aspekt betrifft, so haben wir im 21. Jahrhundert eine Schule aus dem 18. Jahrhundert (VALENTE apud LOPES; FEITOSA, 2009). Dies macht sich bemerkbar, wenn man bemerkbar macht, dass das Bildungsmodell nicht mehrere Transformationen hinsichtlich seiner Anwendungsform dargestellt hat.

Es fällt auf, dass die Schüler eine gewisse Schwierigkeit beim Erlernen der exakten Wissenschaften, wie zum Beispiel Physik, aufweisen. Der Einsatz traditioneller Lehrmethoden und das Fehlen moderner pädagogischer Mittel sind Gründe für dieses Problem (SANTOS; ALVES, MORET, 2006). Auf der anderen Seite ist bekannt, dass viele Unterrichtsumgebungen möglicherweise nicht über ausreichende Ressourcen verfügen, um den Präsenzunterricht sowie eine angemessene berufliche Ausbildung zu verbessern.

Modellus stellt sich als freie Software vor und ist eine Anwendung, die auf die rechnerische Modellierung von Funktionen abzielt, die auf den Unterricht von Kinematiken sowohl in den mathematischen Wissenschaften als auch in den physikalischen Wissenschaften angewendet werden (VEIT; TEODORO, 2002). Eine weitere wichtige Funktion von Modellus ist die Mehrfachdarstellung, d. h. der Benutzer kann die analytischen, analogen und grafischen Darstellungen mathematischer Objekte erstellen, anzeigen und mit ihnen interagieren (TEODORO apud ARAUJO, 2002).

Unter den Fächern, die in den Bildungsumgebungen in Physik über Mechanik gearbeitet wurden, können wir in das Studium der Kinematik eintreten, wobei der Schwerpunkt auf den Bewegungen von Vertical Release und Oblique Releases liegt. Es wird möglich, sie mit Hilfe von Modellus durch gemeinsame Übungen der Themen anzuwenden, da mit traditionellen didaktischen Mitteln das Interesse des Schülers nicht geweckt werden kann, aber mit einer Verbesserung der Softwaretechnik,so mehrere Autoren im Bereich des Physikunterrichts, ein anderes Ergebnis erzielt werden kann.

Mit dem Ziel einer guten Anwendung der Übungen wurde ein Fragebogen entwickelt, der sich an Gymnasiasten des Bundesinstituts für Bildung, Wissenschaft und Technologie von Bahia – Campus Barreiras von integrierten technischen Kursen richtete, um die Leistung des Unterrichts der mathematischen und physikalischen Wissenschaften mit und ohne den Einsatz von Modellus zu vergleichen.

2. EINSATZ VON MODELLUS IM PHYSIKUNTERRICHT

Physik stellt normalerweise eine Wissenschaft des harten Studiums dar, die die meisten Menschen nur schwer verstehen und interpretieren können, da sie das Studium der physikalischen Phänomene ist, die um uns herum auftreten. Das Bedürfnis des Menschen, die Umwelt, die ihn umgibt, zu verstehen und die Naturphänomene zu erklären, ist die Genese der Physik (RAMALHO JUNIOR; FERRARO; SOARES, 1998, S.2). So wird wahrgenommen, dass die Physik von größter Bedeutung für die menschliche Entwicklung ist, die laut dem zeitgenössischen Physiker Michio Kaku überall ist, wie zum Beispiel: in der Evolution der Technologien, der Medien und des Transports, unter anderem.

Die Relevanz dieser Studie wird nicht geleugnet und sie sollte gelehrt werden, um die Welt zu beobachten und zu verstehen, aber ihre Lehre ist auch heute noch sehr aus der Zeit. Laut der Forschung von Rosa, Perez und Drum (2009) gaben die befragten Physiker an, dass physikalische Experimente als eine Möglichkeit, die Realität zu demonstrieren, für die Interpretation des Schülers von Bedeutung sind, die die am besten geeignete Art zu unterrichten wäre. Daraus haben wir erkannt, dass der Physikunterricht nicht sehr attraktiv ist und viele Berechnungen und logische Visualisierungen von Systemen präsentiert, die das mangelnde Interesse daran verstehen.

Meistens ist das Fehlen verschiedener methodischer Techniken für eine hohe Anzahl von “Analphabeten” in der Physik in der Welt verantwortlich. Die Forschung von Teixeira, Júnior und Golfette (2004), die in Abbildung 1 beobachtet wurde, zeigt uns einen Großteil der Realität dieser Ausbildung in Brasilien, die sich mit diesen Unterrichtsproblemen befasst: mangelnde Vorbereitung der Schüler (Vorkenntnisse in Mathematik und eine gute Interpretation der Systeme), altes Bildungssystem, Mangel an attraktiven Lehrmaterialien, Infrastruktur und Lehrerausbildung sind erforderlich.

Abbildung 1 – Schwierigkeiten im Physikunterricht (TEIXEIRA; JÚNIOR; GOLFETTE, 2004)

“In den Erzählungen der Lehrer unterstreichen sie ihre Sicht der Physik, denn für einige (diejenigen, die die Unmöglichkeit dieses Unterrichts teilen) wird Physik auf Berechnungen reduziert, auf Problemsituationen, in denen ein komplexes mathematisches und algebraisches Denken erforderlich ist; Diese Situation befindet sich ihrer Meinung nach noch im Entwicklungsprozess des Schülers der ersten Klassen, so dass er in dieser Schulphase nicht darüber nachdenken kann.” (ROSA; PEREZ; DRUM, 2009, S. 362)

Gemäß der Grafik in Abbildung 1 ist die Lehrerbildung jedoch ein Thema, das angesprochen werden muss, obwohl es etwa dreimal häufiger erwähnt wird als die Begleitmaterialien. Es wird davon ausgegangen, dass diese, wenn sie einer besseren Unterrichtstaktik zugesprochen werden, auch dazu beitragen werden, die Lehrerbildungsrate zu senken, da sie auf allen Bildungsebenen wirken. Alternative Wege wären das Internet als technische Unterstützung und die Zunahme experimenteller Verfahren, die den Schüler zur Visualisierung anregen, jedoch sind viele untersuchte Systeme nicht reproduzierbar, da sie mit konservativen Systemen (im luftleeren Raum) arbeiten, daher eine Möglichkeit zum Verweis Zu dieser Frage wäre die Verwendung von Computermodellierungssoftware, ein Beispiel ist Modellus.

Nach Aliprandini (2009) ermöglichen alternative Formen des Physikunterrichts, durch Simulationen oder in der Modellierung der realen Umgebung die Veränderung traditioneller Lehrmuster (ALIPRANDINI; SCHUHMACHER; SANTOS, 2009).

Modellus ist ein Bildungsprogramm der computergestützten Modellierung, das die Erstellung und Simulation physikalischer und mathematischer Phänomene ermöglicht, die im Unterricht der exakten Wissenschaften verwendet werden. Es ermöglicht die Erstellung, Vorbereitung und Lösung eines Problems, indem die mathematische Darstellung des Systems verwendet wird, um es zu simulieren, wodurch die Variablen (Zeit, Entfernung usw.) manipuliert und beobachtet wird, wie das physikalische Phänomen auftritt. Die Idee ist, es als eine Möglichkeit zu verwenden, Probleme zu interpretieren und zu beobachten, was jede Größe an Einfluss ausübt, unabhängig von Berechnungen.

“Das Programm kann als interaktive Animation betrachtet werden und als Ein Computerwerkzeug betrachtet werden, das die Konstruktion von Wissen unterstützt und verwendet wird, um Wissen durch klare, stabile und differenzierte Bedeutungen zu resignifizieren, die zuvor in der kognitiven Struktur des Schülers vorhanden waren.” (ALIPRANDINI; SCHUHMACHER; SANTOS, 2009, S. 1374)

Was mit der Verwendung der Software im Physikunterricht gemeint ist, ist, dass Physiklernende wissen, wie sie die erworbenen wissenschaftlichen Erkenntnisse bei der Entscheidungsfindung aus der Entwicklung ihres Intellekts auf zwei Arten nutzen können, explorativ und expressiv, so Aliprandini, Schuhmacher und Santos (2009). Der explorative Modus betrifft die Lokalisierung analytischer, analoger und grafischer Funktionen im Programm, das mathematisches Wissen durch Assoziation entwickelt, zusätzlich zur Erforschung der Systeme anderer Menschen; und der expressive Modus, um Kreativität zu demonstrieren und eigene Modelle der Benutzer zu erstellen.

Für Veit und Teodoro (2002) ermöglicht The Modellus ein “konstruktivistisches Lernen”, das aus der Definition von Ideen erfolgt und auf kognitiver Ebene von Nutzen ist. Dieser Prozess ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Verwendung der Software überhaupt nicht trivial ist, da es sich um einen langsamen Lernprozess handelt, der einen architektonischen Gedanken erfordert, um die Simulationen zu konstruieren, wobei die Konstruktion nicht nur kognitiv, sondern auch persönlich ist und das Ziel erreicht, die Weltanschauung der Studenten aus den erworbenen wissenschaftlichen Erkenntnissen zu entwickeln.

Ein Aspekt, der die Verwendung von Modellus im Bildungsbereich zeigt, ist, dass es in Institutionen auf der ganzen Welt verwendet wird, wie im Projekt des Uk Institute of Physics. Weltweite Anerkennung erlangte das Programm 1996 mit der Auszeichnung “1996 Software Contest of the Journal Computer in Physics” und 1998 mit dem 1. Platz beim Microsoft National Software Competition, 1998 in Lissabon (VEIT und TEODORO, 2002). Abbildung 2 zeigt die Modellus-Software in Form einer konzeptionellen Karte. Kurz gesagt, die computergestützte Modellierung, die sich auf die Wissenschaft der physikalischen Natur bezieht, stellt die Beziehung zwischen den Gleichungen und Funktionen der Physik (Algorithmus), die das beobachtete Phänomen (Theorie) beschreiben, und seiner Anwendung durch Computersimulation innerhalb einer dem Benutzer gemeinsamen Sprache her, d.b. ohne die Notwendigkeit, in einer anderen Sprache zu programmieren, als der, die bereits im Klassenzimmer gesehen wird (Abbildung 3).

Abbildung 2: Verwendung von Software (VEIT; TEODORO, 2002)

Abbildung 3 – Beziehung von Wissen in der Computermodellierung (Autoren, 2017)

3. MATERIAL UND METHODEN

3.1 ÜBUNGEN ALS BEISPIEL MIT MODELLUS

Kinematik ist der Teil der Mechanik, der Bewegungen beschreibt und versucht, die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung eines Körpers in jedem Moment zu bestimmen. (RAMALHO JUNIOR; FERRARO; SOARES, 1998). In Bildungsumgebungen gibt es die Anwendungen, oft theoretisch und ausstellungsbehaftet, der zuvor behandelten Themen. Dies wurde mit zwei theoretischen Übungen aus einem Schulbuch bearbeitet:

Beispiel: 01. (Vertikaler Start) Zwei Möbel A und B werden mit der gleichen Anfangsgeschwindigkeit von 15 m/s² vom selben Punkt aus vertikal nach oben gestartet. Mobile A wird sofort t=0s und Mobile B 2s später freigegeben. Bestimmen Sie vom Startpunkt aus die Position und den Zeitpunkt des Möbeltreffens. Nehmen Sie g=10 m/s² und ignorieren Sie den Luftwiderstand.

Ex. 02. (Schräge Freigabe) Ein Körper wird schräg im Vakuum mit der Anfangsgeschwindigkeit v0 = 100 m/s freigesetzt, in eine Richtung, die mit der Horizontalen einen Winkel θ bildet, so dass sen θ = 0,8 und cos θ = 0,6. Durch Annahme von g = 10 m/s² bestimmen Sie:

a) die Module der horizontalen und vertikalen Komponenten der Geschwindigkeit zum Zeitpunkt des Starts;

der Moment, in dem der Körper den höchsten Punkt der Flugbahn erreicht;

die maximale Höhe, die der Körper erreicht;

den Umfang des Starts;

3.2 STUDENTISCHE BEWERTUNG DER TRADITIONELLEN PHYSIK UND PHYSIK UNTER VERWENDUNG VON MODELLUS

Durch die Vertiefung in einem pädagogischen Umfang ist es möglich, die traditionellen Lehrmethoden von signifikanten Methoden abzuweichen. Man muss zuerst den traditionellen Ansatz verstehen:

“Wie wir wissen, wird der Erwachsene in der traditionellen Konzeption als fertiger Mensch, “bereit” und der Schüler als “Miniatur-Erwachsener” betrachtet, was aktualisiert werden muss. Der Unterricht in all seinen Formen, in diesem Ansatz, wird lehrerzentriert sein. Diese Art des Unterrichts wendet sich dem zu, was außerhalb des Schülers ist: das Programm, die Disziplinen, der Lehrer. Der Student führt nur Rezepte aus, die von externen Behörden festgelegt werden” (MIZUKAMI, 1986, S. 8)

Dieser Prozess ist in Klassenzimmern weit verbreitet, als Beispiel kann eine Ausstellungsphysikklasse mit einem Lehrer, der Übungen an der Tafel durchführt, die Ergebnisse der Leistung der Schüler implizieren. Nach Pelizzari, Kriegl, Baron, Finck und Dorocinski (2002, S. 38), basierend auf Ausubels Studie, haben wir eine andere Perspektive, aus dem signifikanten Ansatz:

“Lernen ist viel sinnvoller, da neue Inhalte in die Wissensstrukturen eines Schülers integriert werden und für ihn aus der Beziehung zu seinem Vorwissen Bedeutung gewinnen. Im Gegenteil, es wird mechanisch oder repetitiv, da weniger diese Einbeziehung und Zuschreibung von Bedeutung produziert wird und der neue Inhalt allein oder durch willkürliche Assoziationen in der kognitiven Struktur gespeichert wird.”

Mit den Ideen von Santos, Alves und Moret und Santos (2006) haben wir einen Fragebogen verwendet, um das Wissen der teilnehmenden Studenten zu bewerten. Die Beteiligten bilden den Technischen Kurs der High School mit insgesamt 15 Schülern. Die erste Phase folgte mit Fragen ohne das Wissen der Schüler über Modellus, um die Methoden der Bildung im Klassenzimmer zu bewerten.

  1. Wie ist Ihr Verhältnis zur Disziplin Physik? (Ich mag es nicht; Ich mag es ein wenig; Ich mag es. Ich mag es sehr)
  2. Haben Sie Schwierigkeiten beim Studium von Vertical Release und Oblique Release? (Ja; Wenig; Nein)
  3. Vorgeschlagene vertikale Posting-Übung
  4. Vorgeschlagene Schräge Einführungsübung
  5. Glauben Sie, dass traditionelle Lehrmethoden das mangelnde Interesse der Disziplin beeinflussen können? (Nein; Ein bisschen; was auch immer es tut; Ja, ich werde nicht Ziemlich)
  6. Glauben Sie, dass der Einsatz von Software zum Verständnis sowohl der Disziplin Mathematik als auch der Physik beitragen kann? (Nein; Ein bisschen; was auch immer es tut; Ja, ich werde nicht Ziemlich)

Anschließend wurde eine Ausstellungspräsentation über das Modellus gemacht, in der seine Anwendungen und Beiträge zur Lehre der Physik und Mathematik hervorgehoben wurden. Nach dieser Einführung wurden die im vorherigen Fragebogen verwendeten Übungen in der Software angewendet und die in ihrer Simulation angeordneten Informationen analysiert. Es wurde mit einer zweiten Stufe abgeschlossen, die aus einem Fragebogen über die Verwendung von Modellus bestand, sobald er vorgestellt wurde:

  1. Hat die Verwendung von Computermodellen das Verständnis der vorgeschlagenen Übungen erleichtert? (Nein; Ein bisschen; was auch immer es tut; Ja, ich werde nicht Ziemlich)

Haben Sie Schwierigkeiten in der Art und Weise, wie das Programm seine Ergebnisse präsentiert? (Nein; Ein bisschen; Was auch immer; Ja, ich werde nicht Ziemlich)

Glauben Sie, dass der Einsatz von Software wie Modellus im Unterricht genutzt werden könnte, um zum Physikunterricht beizutragen? (Nein; Was auch immer; Ja)

Was ist Ihre abschließende Betrachtung der geleisteten Arbeit? (Diskursive Frage)

4. ERGEBNISSE UND DISKUSSIONEN

4.1 ÜBUNGEN IM MODELLUS

In Übung 1 von Vertical Launch werden der Zeitpunkt und die Position des Zusammentreffens von Möbeln A und B abgefragt Da sA=sB ist, ist es einfach, die stündliche Raumfunktion zu verwenden, um den Zeitpunkt des Zusammentreffens (t=2,5 s) zu ermitteln und später die Position ermitteln (sA=sB=6.25 m).

In Übung 2 von Oblique Launch wird das Geschwindigkeitsmodul im ersten Moment des Starts sowohl horizontal (Vx = 60 m / s) und vertikal (V0y = 80 m / s) als auch der Moment des Körpers am höchsten Punkt (t = 8 s), die maximale Flugbahnhöhe (H = 320 m) und die Startreichweite (A = 960 m) gesucht. Mit hilfe der mathematischen Operationen der horizontalen Bewegung finden Sie die jeweiligen Ergebnisse.

Beide Übungen sind in Lehrbüchern oder im Internet selbst mit ihren unterschiedlichsten Auflösungen leicht zu finden. Was für einen bestimmten Schüler wie ein einfaches Problem erscheinen mag, kann für andere ein gewisses Unbehagen verursachen, was ein Punkt für die Problematisierung darüber ist, wie traditionelle Methoden solche Ergebnisse beeinflussen können.

Die Verwendung von Computermodellierung ist eine Perspektive, um dieses Szenario zu ändern. Mit der Entwicklung der vorherigen Probleme in der Modellus-Software ist es möglich, eine Breite in den Ergebnissen zu erhalten, wie in Abbildung 4 gezeigt:

Abbildung 4 – Mathematisches Modell für die vorgeschlagene Übung der vertikalen Freisetzung in The Modellus (Autoren, 2017)

Abbildung 5 – Simulation der vorgeschlagenen vertikalen Freisetzungsübung in Modellus (Autoren, 2017)

Die Software hängt von der Beschreibung der anzuwendenden mathematischen Funktionen ab, so dass das Ergebnis durch Animationen, Grafiken und Tabellen erhalten werden kann. Beide Körper gehorchen ihren Funktionen. Abbildung 5 zeigt den Moment der Körper, gesehen durch ihre jeweilige Grafik und Tabelle. Durch die Tabelle zeigt der Moment (t = 2,5 s) den Moment der Begegnung, in dem Sa = Sb, sowie die Grafik der Positionen als Funktion der Zeit, nach dem Treffpunkt.

Für die nächste Problemsituation, wie in Abbildung 6 dargestellt, gab es auch eine Anwendung durch Computermodellierung.

Abbildung 6 – Mathematisches Modell zur vorgeschlagenen Übung der Schrägfreisetzung im Modellus (Autoren, 2017)

Abbildung 7 – Simulation der vorgeschlagenen schrägen Freisetzung im Modellus (Autoren, 2017)

Aus der Simulation, wie in Abbildung 7 gezeigt, ist es möglich, die fraglichen Ergebnisse zu analysieren, wie z.B. die Reichweite des Starts A = 960 m oder den Moment t am höchsten Punkt als 8 s. Bestimmte Werte können einfach ermittelt werden, z.B. mittels Graph im Programm, wie z.B. die maximale Höhe H= 320 m, gesehen durch die Y-Achse.

Es ist erwähnenswert, dass das Programm es Ihnen ermöglicht, Ihre Simulationen zu verbessern, z. B. das Ändern des Partikels für einen Fußball oder Basketball, das Hinzufügen von Bildern zum Hintergrund der Animation und das Ändern der Farben im Diagramm und der Daten, die sie haben werden, wodurch eine größere Benutzerinteraktion mit Ihrer Arbeitsumgebung ermöglicht wird.

4.2 ERGEBNISSE DER SCHÜLERBEWERTUNG

Durch den Evaluationsfragebogen wurden die Perspektiven vor der Einführung von Modellus und später gewonnen. Es begann mit den vorangegangenen Fragen der ersten Stufe, aber als evaluative Form des aktuellen Physikunterrichts aus der Perspektive des Studierenden:

Abbildung 8 – Grafik von Frage 1 der ersten Stufe (Autoren, 2017)

  1. Wie ist Ihre Beziehung zur Physikdisziplin?

Abbildung 9 – Grafik von Frage 2 der ersten Stufe (Autoren, 2017)

2. Haben Sie Schwierigkeiten beim Studium von Vertical Release und Oblique Release?

Abbildung 10 – Frage 3 Grafik der ersten Stufe (Autoren, 2017)

3. Beispiel: 01. (Vertikaler Start) Zwei Möbel A und B werden mit der gleichen Anfangsgeschwindigkeit von 15 m/s² vom selben Punkt aus vertikal nach oben gestartet. Mobile A wird sofort t=0 s und Mobile B 2 s später freigegeben. Bestimmen Sie vom Startpunkt aus die Position und den Zeitpunkt des Möbeltreffens. Nehmen Sie g=10 m/s² und ignorieren Sie den Luftwiderstand.

Abbildung 11 – Frage 4 Grafik der ersten Stufe (Autoren, 2017)

4. Ex. 02. (Schräge Freigabe) Ein Körper wird schräg im Vakuum mit der Anfangsgeschwindigkeit v0 = 100 m/s freigesetzt, in eine Richtung, die mit der Horizontalen einen Winkel θ bildet, so dass sen θ = 0,8 und cos θ = 0,6. Bei Annahme von g = 10 m/s² bestimmen Sie: a) die Module der horizontalen und vertikalen Komponenten der Geschwindigkeit zum Zeitpunkt der Freisetzung; b) der Moment, in dem der Körper den höchsten Punkt der Flugbahn erreicht; c) die maximale Höhe, die der Körper erreicht; d) den Umfang des Starts.

Abbildung 12 – Frage 5 Grafik der ersten Stufe (Autoren, 2017)

5. Glauben Sie, dass traditionelle Lehrmethoden das mangelnde Interesse an Disziplin beeinflussen können?

Abbildung 13 – Frage 6 Grafik der ersten Stufe (Autoren, 2017)

6. Glauben Sie, dass die Verwendung anderer Lehrmethoden (Software, praktischer Unterricht usw.) kann zum Verständnis sowohl der Disziplin Mathematik als auch der Physik beitragen?

Im Allgemeinen können wir zunächst gemäß der Grafik in Abbildung 8 analysieren, dass die meisten Teilnehmer kein breites Interesse an Physik haben: Ein Mehrheitsanteil präsentierte, dass sie physik als Disziplin mochten oder dass sie sie nicht mochten, ein Faktor, der auch in der zweiten Frage vorhanden war, gemäß der Grafik in Abbildung 10, in der eine Mehrheit Schwierigkeiten beim Erlernen der Themen hatte oder wenig Schwierigkeiten verspürte. Es gibt das Beispiel eines Teilnehmers, der die Inhalte allein studiert hat.

In Bezug auf die beiden übungen wird festgestellt, dass nur ein Teilnehmer vorschlug, die Fragen zu lösen, während die anderen sie leer ließen, so die Abbildungen 10 und 11. Es ist möglich, diesen Faktor mit dem mangelnden Interesse an den beiden angeordneten Themen in Verbindung zu setzen, an der bewertungsbewertenden Tätigkeit selbst oder an der Schwierigkeit selbst im Thema. Für Veit und Teodoro (2002) “stellt die Physik in der Praxis für den Studenten zum größten Teil eine sehr schwierige Disziplin dar, in der es notwendig ist, Formeln zu dekorieren, deren Ursprung und Zweck unbekannt sind”. Unabhängig vom fraglichen Grund ist es wichtig sicherzustellen, dass die Schüler interessierter sind oder ihre Schwierigkeiten auf breiter Weise minimieren können.

Die letzten beiden Fragen stellen sich als Überblick dar, der aus der Sicht des Teilnehmers selbst kommt, aber in einer breiten Sicht auf die Methoden, die den Naturwissenschaftsunterricht heute ausmachen. Die meisten Teilnehmer wiesen laut Abbildung 12 darauf hin, dass die traditionelle Unterrichtsform das Interesse an der Disziplin beeinflussen kann, abgesehen davon, dass andere Methoden laut Abbildung 13 stärker verwendet werden könnten. Wir können uns nach Lima und Vasconcelos (2006, S. 399) auf der Grundlage der Studie von Krasilchik (2004, S. 184) verschließen:

“Der Lehrer ist aufgrund mangelnden Selbstvertrauens, Vorbereitung oder Kommodismus darauf beschränkt, den Schülern mit minimalen Modifikationen das Material zu präsentieren, das zuvor von Autoren vorbereitet wurde, die als Autoritäten akzeptiert werden. Unterstützt von Material, das von anderen geplant und industriell produziert wurde, gibt der Lehrer seine Autonomie und Freiheit auf und wird einfach zum Techniker.”

So gehen wir von einer Vision aus, in der die Schüler mit der Art und Weise, wie sie Lernen oder Lernen – so geglaubt werden – Disziplin nicht sehr zufrieden sind. Eine monotone Ausstellungsklasse mit einer riesigen Menge an Berechnungen wäre ein Beispiel.

Es folgt der zweite Teil der Auswertung per Fragebogen, der eine weitere Meinung über Modellus und seine Anwendungen darstellt. Nach der Präsentation desselben wurden die Teilnehmer gebeten, es zu bewerten, um zu analysieren, ob sich die Teilnehmer motiviert fühlten oder nicht für die Technologie:

Abbildung 14 – Frage 1 der zweiten Stufe (Autoren, 2017)

  1. Hat die Verwendung von Computermodellen das Verständnis der vorgeschlagenen Übungen erleichtert?

Abbildung 15 – Frage 2 der zweiten Stufe (Autoren, 2017)

2. Haben Sie Schwierigkeiten in der Art und Weise, wie das Programm seine Ergebnisse präsentiert?

Abbildung 16 – Frage 3 der zweiten Stufe (Autoren, 2017)

3. Glauben Sie, dass der Einsatz von Software wie Modellus im Unterricht genutzt werden könnte, um zum Physikunterricht beizutragen?

Es wird darauf hingewiesen, dass die Antworten in Bezug auf den Modellus als Lehrmethode sehr positiv waren, wobei eine Mehrheit angab, dass die Verwendung von Computermodellierung das Verständnis von Übungen erleichterte, wenn auch ein wenig. Dann stellte nur ein kleiner Teil eine gewisse Schwierigkeit in Bezug auf die Verwendung von Modellus dar, während die meisten keine solche Leistung darstellten.

Alle zeigten Vertrauen in die Verwendung der Software als eine Form des Physikunterrichts, mit einer 100% igen Zustimmung dazu. Es endete mit den abschließenden Überlegungen der Teilnehmer, in denen Perspektiven für die Anwendung von Modellus und Verbesserungsvorschläge zur weiteren Verbesserung der Nutzung des Programms vorgestellt wurden:

  1. Was ist Ihre abschließende Betrachtung der geleisteten Arbeit?

– Es ist ein guter Vorschlag, diese Software im Physikunterricht zu implementieren!

– Die vorgestellte Anwendung ist sehr nützlich, da sie als Ende den Lernprozess in Fächern mit Schwerpunkt Physik erleichtern und das Thema interaktiver und dynamischer machen soll.

– Ein sehr guter Job, ich bin schrecklich in Physik und ehrlich gesagt habe ich ein Fach gelernt, das ich unmöglich fand

– Das Projekt präsentiert eine andere Art, Physik zu sehen

– Eine großartige Ressource.

– Sehr gut und reich zum Lernen

– Ich fand die Arbeit sehr gut, weil sie das Verständnis der vorgeschlagenen Übungen erheblich erleichterte, da die illustrative Form des Unterrichts den Schülern erleichtert.

– Ich glaube, dass Modellus-Software im Physikunterricht implementiert werden sollte

– Die Anwendung ist sehr interessant und wird sicherlich beim Lehren und Lernen der Disziplin der Physik helfen, sogar spielerisch.

– Die Arbeit der Gruppe war zumindest interessant. Unter Berücksichtigung der genannten Absicht, des aufwandsen und vor allem der Intention zusammen mit ihren Handlungen. Das Projekt verdient meiner Meinung nach besondere Aufmerksamkeit und Versuche für seine Anwendung im Unterricht, da physik (wie Wissenschaft und Disziplin) ohne eine geeignete Methodik etwas komplexer werden wird, als es ist. Folglich wird es die “Angst” der Studenten darüber weiter verstärken. Daher und damit ist die Arbeit des Duos als großer “methodischer Versuch” zu betrachten.

– Es war eine gut gemachte Arbeit und leicht zu verstehen

– In Bezug auf das Programm denke ich, dass es mehr Organisation in der Trennung von Daten und den Animationssymbolen geben muss. Ich fand es sehr interessant, und ich konnte es während des Unterrichts verwenden. Vor allem, wenn wir schnelle Ergebnisse benötigen. Ein Kompliment an das Programm ist, wenn sie die Bilder in der Darstellung der Ergebnisse verwendet haben.

– Sehr kreativ und sehr hilfreich bei der Interpretation des Themas, ich denke, ein gutes Instrument für den Einsatz im Klassenzimmer und in der Arbeit.

– Die geleistete Arbeit ist sehr interessant, und es wäre von großem Wert, dies im Klassenzimmer zu verwenden, damit wir Schüler expliziter beobachten können.

– Es ist ein Beitrag zum Physikunterricht, der das Verständnis für die verschiedenen Themen weiter erhöht, auch wenn es in Bezug auf die ordnungsgemäße Verwendung dieser Software verbessert werden muss, glaube ich, dass es von großem Nutzen sein sollte.

5. ENDGÜLTIGE ÜBERLEGUNGEN

Die Pädagogische Forschung im Bereich des Physikunterrichts zeigt, dass es ein Defizit beim Lernen gibt, entweder durch Schwierigkeiten der Disziplin, die Methodik der Lehrer, die verwendeten Materialien, unter anderem. Der Einsatz von Technologien wäre eine Möglichkeit, dieses “Versagen” im System zu kompensieren, da das technische Informationsfeld heute sehr groß geworden ist und in verschiedenen Bereichen des menschlichen Wissens eingesetzt wird. Aus dieser Sicht wird modellus software als Lösung als Material zur Unterstützung der Vermittlung physikalischer Konzepte, manipulation von Variablen, Animationen, Tabellen und Grafiken gebracht.

Das Programm wurde genau deshalb ausgewählt, weil es kostenlos ist und die Visualisierung der Animation und der Werte der darin verwendeten Variablen und Parameter ermöglicht. Es passt sehr gut in den pädagogischen Bereich und wird mit dem zentralen Ziel verwendet, zu interpretieren, welche physikalischen Größen in einem System beeinflussen, zusätzlich zur Entwicklung struktureller Kenntnisse von Modellen durch Gleichungen, die die Bewegung eines Objekts, die Richtung eines Objekts usw. darstellen.

Da die Software mit Bewegungen arbeitet, war es unvermeidlich, wiederkehrenden Problemen in der Kinematik zu entgehen, daher wurden vertikale Release- und Schrägfreisetzungsübungen als eine Form des Programmtests präsentiert. Aus den Studien von Veit und Teodoro (2002), Solano (2002), anderen Referenzen und dem Test selbst geht hervor, dass Modellus durch eine einfache Schnittstelle das Denken der Benutzer entwickelt und beim Physikunterricht mit interaktiven Animationen hilft und sogar mit “Word Office” seinem Desktop verglichen werden kann.

Mit dem Fragebogen, der über Modellus mit den Übungen der Probanden Vertical Launch und Oblique Release durchgeführt wurde, wurde in der ersten Auswertung festgestellt, dass etwas mehr als 75% der Bewerteten, die Physik nicht mögen oder mögen, ein schlechtes Verhältnis zu ihr haben. Es ist eine wichtige Tatsache für die Forschung, da im zweiten Teil, nachdem die Probanden, die das Programm verwenden, 100% der Bewerteten geantwortet haben, dass die Software beim Lernen von Vorteil ist, und zeigt, wie die Verwendung anderer Methoden, hauptsächlich die Verwendung von Technologien, eine ausgezeichnete Ressource für den Physikunterricht sein kann.

Modellus ist in Brasilien noch nicht sehr bekannt, vielleicht um des Bildungssystems willen, das von vielen Autoren als alt angesehen wird und auf vergangenen Jahrhunderten basiert, das viele diversifizierte Unterrichtsformen für die Investition der Gebiete nicht reguliert. Dies kann das Problem sein, das Programm nicht zu verwenden, das, wie bereits erwähnt, das Erlernen exakter Wissenschaften erheblich unterstützt und in diesem Artikel auf dem Gebiet der Physik behandelt wird. Die Lösung, um die Zahlen im Bildungswesen des Landes in den Weltranglisten zu erhöhen, könnte darin bestehen, die im Unterricht verwendeten Methoden zu diversifizieren, und die Verwendung von Modellus wäre eine sehr wichtige Praxis für diese Notwendigkeit.

VERWEISE

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ARAUJO, Ives Solano. Um Estudo sobre o Desempenho de Alunos de Física Usuários Da Ferramenta Computacional Modellus na Interpretação de Gráficos em Cinemática. 2002. 109 f. Dissertação (Mestrado) – Curso de Física, Instituto de Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2002.

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LIMA, Kênio Erithon Cavalcante; VASCONCELOS, Simão Dias. Análise da metodologia de ensino de ciências nas escolas da rede municipal de Recife. Ensaio: aval.pol.públ.Educ.,  Rio de Janeiro , v. 14, n. 52, p. 399,Set. 2006 . Disponível em:<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-40362006000300008&lng=en&nrm=iso >. Acesso em: 05  out.  2017.

LOPES, Rosemara; FEITOSA, Eloi. Applets Como Recurso Pedagógico No Ensino De Física: Aplicação Em Cinemática. In: SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA – SNEEF, 18., 2009, Vitória. Simpósio. Vitória: Unesp, 2009. p. 1 – 9.

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[1] Abschluss in Informatik, Informatiker.

[2] Computertechniker.

[3] Meister in Bildung.

Veröffentlicht: September, 2019.

Genehmigt: März, 2020.

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