L’utilisation de la modélisation informatique dans les fonctions cinématiques avec Modellus

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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. L’utilisation de la modélisation informatique dans les fonctions cinématiques avec Modellus. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. An 05, Ed. 03, Vol. 04, p. 117 à 140. Mars 2020. ISSN : 2448-0959, Lien d’accès : https://www.nucleodoconhecimento.com.br/education-fr/cinematiques-avec-modellus ‎

RÉSUMÉ

L’application de la physique reste un défi pour les moyens d’enseignement, basés sur des méthodes traditionnelles, pouvant exclure d’autres moyens plus modernes et qui utilisent davantage les technologies éducatives. Nous avons utilisé le programme de modélisation informatique, Modellus, principalement axé sur les applications cinématiques, avec deux exercices impliquant les mouvements de libération verticale et de libération oblique, car des difficultés sont soulevées concernant la compréhension, éventuellement générées par les méthodes éducatives exposées. Nous avons appliqué les exercices dans un questionnaire avec 15 étudiants de la 2ème année de l’école secondaire de l’IFBA / Barreiras, comme un échantillon pour l’analyse de la façon dont les étudiants évaluent l’enseignement actuel de la physique et les besoins possibles de nouvelles méthodologies dans l’éducation de cette science.

Mots-clés : Enseignement de la physique, logiciels, modélisation informatique, évaluation des étudiants.

1. INTRODUCTION

Au milieu de nombreuses avancées technologiques, il reste beaucoup à discuter de la façon dont l’éducation est appliquée, car la craie et le tableau noir sont encore largement utilisés dans la salle de classe et peuvent ne pas faire place à des activités plus dynamiques. En ce qui concerne l’aspect qualitatif, nous avons une école du 18ème siècle au 21ème siècle (VALENTE apud LOPES; FEITOSA, 2009). Cela devient perceptible lorsque l’on remarque que le modèle d’éducation n’a pas présenté plusieurs transformations concernant sa forme d’application.

On remarque que les étudiants démontrent une certaine difficulté dans l’apprentissage des sciences exactes, comme la physique, par exemple. L’utilisation de méthodes d’enseignement traditionnelles et l’absence de moyens pédagogiques modernes sont les raisons de ce problème (SANTOS; ALVES, MORET, 2006). D’autre part, on sait que de nombreux environnements d’enseignement peuvent ne pas disposer de ressources suffisantes pour améliorer l’enseignement en classe, ainsi que d’une formation professionnelle adéquate.

Se présentant comme un logiciel libre, Modellus est une application visant à la modélisation informatique de fonctions appliquées à l’enseignement de la cinématique à la fois en sciences mathématiques et en sciences physiques, permettant à l’utilisateur de faire et de refaire des représentations, en les explorant sous les perspectives les plus diverses (VEIT ; TEODORO, 2002). Une autre caractéristique importante fournie par Modellus est la représentation multiple, c’est-à-dire que l’utilisateur peut créer, visualiser et interagir avec les représentations analytiques, analogiques et graphiques d’objets mathématiques (TEODORO apud ARAUJO, 2002).

Parmi les sujets travaillés dans les environnements éducatifs en physique sur la mécanique, nous pouvons entrer dans l’étude de la cinématique, en se concentrant sur les mouvements de libération verticale et de libération oblique. Il devient possible de les appliquer à l’aide de Modellus à travers des exercices communs desthèmes, car par des moyens didactiques traditionnels peuvent ne pas captiver l’intérêt de l’étudiant, mais avec une amélioration de la technique logicielle, selon plusieurs auteurs dans le domaine de l’enseignement de la physique, un autre résultat peut être obtenu.

Visant à une bonne application des exercices, un questionnaire destiné aux lycéens de l’Institut fédéral de l’éducation, des sciences et de la technologie de Bahia – Campus Barreiras des cours intégrés de niveau technique a été développé, pour comparer les performances de l’enseignement des sciences mathématiques et physiques avec et sans l’utilisation de Modellus.

2. UTILISATION DE MODELLUS DANS L’ENSEIGNEMENT DE LA PHYSIQUE

La physique représente généralement une science de l’étude dure, que la plupart des gens ont du mal à comprendre et à interpréter, étant l’étude des phénomènes physiques qui se produisent autour de nous. Le besoin de l’être humain de comprendre l’environnement qui l’entoure et d’expliquer les phénomènes naturels est la genèse de la physique (RAMALHO JUNIOR; FERRARO; SOARES, 1998, p. 2). Ainsi, il est perçu que la physique est d’une importance primordiale pour le développement humain, qui, selon le physicien contemporain Michio Kaku, est partout, comme: dans l’évolution des technologies, les médias et les transports, entre autres.

La pertinence de cette étude n’est pas niée et elle devrait être enseignée comme un moyen d’observer le monde et de le comprendre, cependant, son enseignement est encore très hors du temps aujourd’hui. Selon les recherches de Rosa, Perez et Drum (2009), les physiciens interrogés ont déclaré qu’il y avait l’importance des expériences physiques, comme moyen de démontrer la réalité, pour l’interprétation de l’étudiant, ce qui serait la façon la plus appropriée d’enseigner. À partir de là, nous avons réalisé que l’enseignement de la physique n’est pas très attrayant, présentant de nombreux calculs et la visualisation logique des systèmes, qui comprennent le manque d’intérêt pour elle.

Le plus souvent, l’absence de techniques méthodologiques différentes est responsable d’un nombre élevé d’«analphabètes » en physique dans le monde. Les recherches de Teixeira, Júnior et Golfette (2004), observées à la figure 1, nous montrent une grande partie de la réalité de cette éducation au Brésil, traitant de ces problèmes d’enseignement: manque de préparation des élèves (une connaissance préalable en mathématiques et une bonne interprétation des systèmes), ancien système éducatif, manque de matériel pédagogique attrayant, d’infrastructures et de formation des enseignants sont nécessaires.

Figure 1 – Difficultés dans l’enseignement de la physique (TEIXEIRA; JUNIOR; GOLFETTE, 2004)

« Dans les récits des enseignants, ils mettent en évidence leur vision de la physique, car pour certains (ceux qui partagent l’impossibilité de cet enseignement), la physique est réduite à des calculs, à des situations problématiques dans lesquelles un raisonnement mathématique et algébrique complexe est nécessaire ; cette situation, selon eux, est encore en cours de développement chez l’élève des premières années, ne lui permettant pas de l’envisager à ce stade scolaire. » (ROSA; PEREZ; DRUM, 2009, p. 362)

Selon le graphique de la figure 1, la formation des enseignants est une question à aborder, cependant, même si elle est soulignée environ trois fois plus que les documents de soutien. Il est perçu que celles-ci, si elles sont appropriées de meilleures tactiques d’enseignement, contribueront également à réduire le niveau de formation des enseignants, puisqu’elles agiront à tous les niveaux de l’enseignement. Les formes alternatives seraient, l’Internet comme support technique et l’augmentation des procédures expérimentales qui induisent l’étudiant à la visualisation, cependant, de nombreux systèmes étudiés ne sont pas possibles de les reproduire parce qu’ils fonctionnent avec des systèmes conservateurs (dans le vide), donc, une possibilité liée à ce questionnement, serait l’utilisation d’un logiciel de modélisation informatique, un exemple est le Modellus.

Selon Aliprandini (2009), des formes alternatives d’enseignement de la physique, à travers des simulations ou dans la modélisation de l’environnement réel permettent le changement des modèles d’enseignement traditionnels (ALIPRANDINI; SCHUHMACHER; SANTOS, 2009).

Modellus est un programme éducatif de modélisation informatique qui permet la création, la simulation de phénomènes physiques et mathématiques, utilisés dans l’enseignement des sciences exactes. Il permet de créer, préparer et résoudre un problème, en utilisant la représentation mathématique du système pour le simuler, manipulant ainsi les variables (temps, distance, etc.) et observant comment le phénomène physique se produit. L’idée est de l’utiliser comme un moyen d’interpréter les problèmes, en observant ce que chaque grandeur exerce d’influence, indépendamment des calculs.

« Le programme peut être considéré comme une animation interactive, et considéré comme un outil de calcul qui aide à la construction des connaissances, et utilisé pour résignifier les connaissances grâce à des significations claires, stables et différenciées qui existent auparavant dans la structure cognitive de l’élève. » (ALIPRANDINI; SCHUHMACHER; SANTOS, 2009, p. 1374)

Ce qui est prévu lors de l’utilisation du logiciel dans l’enseignement de la physique, c’est que les apprenants de physique sachent utiliser les connaissances scientifiques acquises dans la prise de décision, à partir du développement de leur intellect de deux manières, exploratoire et expressive, selon Aliprandini, Schuhmacher et Santos (2009). Le mode exploratoire concerne la localisation des fonctions analytiques, analogiques et graphiques dans le programme, qui développe les connaissances mathématiques par association, en plus de l’exploration des systèmes d’autres personnes; et le mode expressif, comme un moyen de démontrer la créativité, en créant les propres modèles des utilisateurs.

Pour Veit et Teodoro (2002), Le Modellus permet un « apprentissage constructiviste », issu de la définition des idées, ayant un bénéfice au niveau cognitif. Ce processus est dû au fait que l’utilisation du logiciel n’est pas du tout triviale, étant un processus d’apprentissage lent qui nécessite une pensée architecturale pour construire les simulations, ayant la construction non seulement cognitive, mais aussi personnelle, atteignant l’objectif de développer la vision du monde des étudiants à partir des connaissances scientifiques acquises.

Un aspect qui montre l’utilisation de Modellus dans le domaine de l’éducation est qu’il est utilisé dans des institutions du monde entier, comme le projet Institute of Physics au Royaume-Uni. Le programme a acquis une reconnaissance mondiale en 1996 avec le prix « 1996 Software Contest of the Journal Computer in Physics » et en 1998 avec la 1ère place au National Microsoft Software Contest, 1998 à Lisbonne (VEIT et TEODORO, 2002). La figure 2 montre le logiciel Modellus sous la forme d’une carte conceptuelle. En bref, la modélisation informatique, liée à la science de la nature physique, fait la relation entre les équations et les fonctions de la physique (algorithme) qui décrivent le phénomène observé (théorie) et son application par la simulation informatique, dans un langage commun à l’utilisateur, qui c’est-à-dire sans avoir besoin d’apprendre à programmer dans une autre langue que celle déjà vue en classe (figure 3).

Figure 2 – Utilisations des logiciels (VEIT; TEODORO, 2002)

Figure 3 – Relation des connaissances en modélisation computationnelle (Auteurs, 2017)

3. MATÉRIEL ET MÉTHODES

3.1 EXERCICES À TITRE D’EXEMPLE À L’AIDE DE MODELLUS

La cinématique est la partie de la mécanique qui décrit les mouvements, en essayant de déterminer la position, la vitesse et l’accélération d’un corps à chaque instant. (RAMALHO JUNIOR; FERRARO; SOARES, 1998). Dans les milieux éducatifs, il y a les applications, souvent théoriques et d’exposition, des thèmes précédemment abordés. Cela a été travaillé avec deux exercices théoriques tirés d’un manuel d’études secondaires:

Ex. 01. (Lancement vertical) Deux meubles A et B sont lancés verticalement vers le haut, avec la même vitesse initiale de 15 m/s², à partir du même point. Mobile A est libéré instantanément t = 0s et mobile B est libéré 2s plus tard. Déterminez, à partir du point de lancement, la position et le moment de la réunion de meubles. Prenez g=10 m/s² et ne tenez pas compte de la résistance à l’air.

Ex. 02. (Libération oblique) Un corps est libéré obliquement dans le vide avec une vitesse initiale v0 = 100 m/s, dans une direction qui forme à l’horizontale un angle θ tel que sen θ = 0,8 et cos θ = 0,6. En adoptant g = 10 m/s², déterminer:

a) les modules des éléments horizontaux et verticaux de la vitesse au moment du lancement;

l’instant où le corps atteint le point le plus élevé de la trajectoire;

la hauteur maximale atteinte par le corps;

la portée du lancement;

3.2 ÉVALUATION DES ÉLÈVES SUR LA PHYSIQUE ET LA PHYSIQUE TRADITIONNELLES À L’AIDE DE MODELLUS

En approfondissant dans une portée éducative, il est possible de diverger les méthodes d’enseignement traditionnelles exposées des méthodes significatives. Il faut d’abord comprendre l’approche traditionnelle:

« Comme nous le savons, l’adulte, dans la conception traditionnelle, est considéré comme un homme fini, « prêt » et l’étudiant comme un « adulte miniature », qui doit être mis à jour. L’enseignement, sous toutes ses formes, dans cette approche, sera centré sur l’enseignant. Ce type d’enseignement se tourne vers ce qui est extérieur à l’élève : le programme, les disciplines, l’enseignant. L’étudiant n’exécute que les ordonnances fixées par des autorités extérieures » (MIZUKAMI, 1986, p. 8)

Ce processus est largement vu dans les salles de classe, à titre d’exemple, un cours de physique d’exposition avec un enseignant effectuant des exercices au conseil peut impliquer les résultats obtenus sur la performance des élèves. Selon Pelizzari, Kriegl, Baron, Finck et Dorocinski (2002, p. 38), sur la base de l’étude d’Ausubel, nous avons une autre perspective, de l’approche significative:

« L’apprentissage est beaucoup plus significatif, car le nouveau contenu est intégré dans les structures de connaissances d’un élève et acquiert un sens pour lui grâce à la relation avec ses connaissances antérieures. Au contraire, il devient mécanique ou répétitif, puisque moins est produit cette incorporation et attribution de sens, et le nouveau contenu commence à être stocké seul ou par des associations arbitraires dans la structure cognitive. »

En utilisant les idées de Santos, Alves et Moret et Santos (2006), nous avons utilisé un questionnaire pour évaluer les connaissances des étudiants qui ont participé. Les personnes impliquées constituent le cours technique du lycée, avec un total de 15 étudiants. La première étape a suivi avec des questions à l’insu des élèves sur Modellus, comme un moyen d’évaluer les méthodes d’éducation dans la salle de classe.

  1. Quel est votre rapport à la discipline de la physique ? (Je n’aime pas ça; Je l’aime un peu; Je l’aime bien. Je l’aime beaucoup)
  2. Avez-vous éprouvé des difficultés dans l’étude de la libération verticale et de la libération oblique? (Oui; Peu; Non)
  3. Exercice d’affichage vertical proposé
  4. Exercice de lancement oblique proposé
  5. Croyez-vous que les méthodes d’enseignement traditionnelles peuvent influencer le manque d’intérêt de la discipline? (Non; Un peu; Quoi qu’il fasse; Oui, je ne vais pas Tout à fait)
  6. Croyez-vous que l’utilisation de logiciels peut contribuer à la compréhension de la discipline des mathématiques et de la physique? (Non; Un peu; Quoi qu’il fasse; Oui, je ne vais pas Tout à fait)

Ensuite, une présentation d’exposition a été faite sur le Modellus, mettant en évidence ses applications et ses contributions à l’enseignement de la physique et des mathématiques. Après cette introduction, les exercices utilisés dans le questionnaire précédent ont été appliqués dans le logiciel, en analysant les informations disposées dans leur simulation. Il s’est conclu par une deuxième étape consistant en un questionnaire sur l’utilisation de Modellus une fois présenté:

  1. L’utilisation de la modélisation informatique a-t-elle facilité la compréhension des exercices proposés? (Non; Un peu; Quoi qu’il fasse; Oui, je ne vais pas Tout à fait)

Avez-vous éprouvé des difficultés dans la façon dont le programme présente ses résultats? (Non; Un peu; Peu importe; Oui, je ne vais pas Tout à fait)

Croyez-vous que l’utilisation de logiciels tels que Modellus pourrait être utilisée en classe pour contribuer à l’enseignement de la physique? (Non; Peu importe; Oui)

Quel est votre dernier examen du travail effectué? (Question discursive)

4. RÉSULTATS ET DISCUSSIONS

4.1 EXERCICES APPLIQUÉS DANS MODELLUS

Dans l’exercice de lancement vertical 1, l’instant et la position de réunion du mobilier A et B sont demandés.Considérant que sA=sB, il est facile d’utiliser la fonction d’espace horaire pour trouver l’instant de la réunion (t=2,5 s) et trouver plus tard la position (sA=sB=6,25 m).

Dans l’exercice 2 d’Oblique Launch, le module de vitesse est recherché à l’instant initial de lancement, à la fois horizontalement (Vx=60 m/s) et verticalement (V0y=80 m/s), ainsi qu’à l’instant du corps au point le plus élevé (t=8 s), à la hauteur de trajectoire maximale (H=320 m) et à la portée de lancement (A=960 m). En utilisant les opérations mathématiques du mouvement horizontal, vous pouvez trouver les résultats respectifs.

Les deux exercices se trouvent facilement dans les manuels ou sur Internet lui-même avec leurs résolutions les plus variées. Ce qui peut sembler être un problème simple pour un étudiant donné peut causer un certain inconfort pour les autres, ce qui est un point de problèmeatisation sur la façon dont les méthodes traditionnelles peuvent influencer de tels résultats.

L’utilisation de la modélisation informatique vient comme une perspective pour changer ce scénario. Ayant le développement des problèmes précédents dans le logiciel Modellus, il est possible d’obtenir une largeur dans les résultats, comme le montre la figure 4:

Figure 4 – Modèle mathématique pour l’exercice proposé de libération verticale dans The Modellus (Auteurs, 2017)

Figure 5 – Simulation de l’exercice de libération verticale proposé dans Modellus (Auteurs, 2017)

Le logiciel dépendra de la description des fonctions mathématiques à appliquer, permettant d’obtenir le résultat à travers des animations, des graphiques et des tableaux. Les deux corps obéissent à leurs fonctions. La figure 5 montre l’instant des corps, vu à travers leur graphique et leur tableau respectifs. Par le tableau, l’instant (t=2,5 s) montre le moment de rencontre auquel Sa=Sb, ainsi que le graphique des positions en fonction du temps, selon le point de rencontre.

Pour la situation de problème suivante, comme illustré à la figure 6, il y avait également une application via la modélisation informatique

Figure 6 – Modèle mathématique de l’exercice proposé de libération oblique dans le modellus (Auteurs, 2017)

Figure 7 – Simulation de l’exercice de libération oblique proposé dans le Modellus (Auteurs, 2017)

A partir de la simulation, comme le montre la figure 7, il est possible d’analyser les résultats interrogés, tels que la portée du lancement A=960 m, ou l’instant t au point le plus élevé comme 8 s. Certaines valeurs peuvent être facilement obtenues, par exemple, au moyen d’un graphique dans le programme, comme la hauteur maximale H = 320 m, vue par l’axe des Y.

Il convient de mentionner que le programme vous permet d’améliorer vos simulations, telles que la modification de la particule pour un ballon de football ou de basket-ball, l’ajout d’images à l’arrière-plan de l’animation et la modification des couleurs dans le graphique et des données qu’elles auront, permettant ainsi une plus grande interaction de l’utilisateur avec votre environnement de travail.

4.2 RÉSULTATS OBTENUS DANS LE CADRE DE L’ÉVALUATION DES ÉLÈVES

Grâce au questionnaire d’évaluation, les perspectives avant l’introduction de Modellus et par la suite ont été obtenues. Il a commencé avec les questions précédentes de la première étape, mais comme une forme évaluative de l’enseignement actuel de la physique du point de vue de l’étudiant:

Figure 8 – Graphique de la question 1 de la première étape (Auteurs, 2017)

  1. Quel est votre rapport à la discipline physique ?

Figure 9 – Graphique de la question 2 de la première étape (Auteurs, 2017)

2. Avez-vous éprouvé des difficultés dans l’étude de la libération verticale et de la libération oblique?

Figure 10 – Question 3 Graphique de la première étape (Auteurs, 2017)

3. Ex. 01. (Lancement vertical) Deux meubles A et B sont lancés verticalement vers le haut, avec la même vitesse initiale de 15 m/s², à partir du même point. Mobile A est libéré instantanément t = 0 s et mobile B est libéré 2 s plus tard. Déterminez, à partir du point de lancement, la position et le moment de la réunion de meubles. Prenez g=10 m/s² et ne tenez pas compte de la résistance à l’air.

Figure 11 – Question 4 Graphique de la première étape (Auteurs, 2017)

4. Ex. 02. (Libération oblique) Un corps est libéré obliquement dans le vide avec une vitesse initiale v0 = 100 m/s, dans une direction qui forme à l’horizontale un angle θ tel que sen θ = 0,8 et cos θ = 0,6. En adoptant g = 10 m/s², déterminer: a) les modules des composantes horizontales et verticales de la vitesse au moment du relâchement; b) l’instant où le corps atteint le point le plus élevé de la trajectoire; c) la hauteur maximale atteinte par le corps; d) la portée du lancement.

Figure 12 – Question 5 Graphique de la première étape (Auteurs, 2017)

5. Croyez-vous que les méthodes d’enseignement traditionnelles peuvent influencer le manque d’intérêt pour la discipline?

Figure 13 – Question 6 Graphique de la première étape (Auteurs, 2017)

6. Croyez-vous que l’utilisation d’autres méthodes d’enseignement (logiciels, cours pratiques, etc.) peut contribuer à la compréhension de la discipline des mathématiques et de la physique?

En général, nous pouvons d’abord analyser, selon le graphique de la figure 8, que la plupart des participants n’ont pas un large intérêt pour la physique: une partie majoritaire a présenté qu’ils aimaient la physique en tant que discipline ou qu’ils ne l’aimaient pas, un facteur également présent dans la deuxième question, selon le graphique de la figure 10, dans lequel une majorité a ressenti de la difficulté à apprendre les thèmes travaillés ou a ressenti peu de difficulté. Il y a l’exemple d’un participant qui avait étudié le contenu seul.

En ce qui concerne les deux exercices qui ont fonctionné, il convient de noter qu’un seul participant a proposé de résoudre les questions, tandis que les autres les ont laissées en blanc, selon les figures 10 et 11. Il est possible de relier ce facteur au manque d’intérêt pour les deux thèmes organisés, dans l’activité évaluative elle-même ou par la difficulté elle-même dans le sujet. Pour Veit et Teodoro (2002), « dans la pratique, la physique représente pour l’étudiant, pour la plupart, une discipline très difficile, dans laquelle il est nécessaire de décorer des formules dont l’origine et le but sont inconnus ». Quelle que soit la raison en question, il est important de s’assurer que les étudiants sont plus intéressés ou peuvent minimiser leurs difficultés de manière générale.

Les deux dernières questions se présentent comme une vue d’ensemble qui viendra d’une vue du participant lui-même, mais dans une vue large des méthodes qui composent l’enseignement des sciences aujourd’hui. La plupart des participants ont souligné, selon la figure 12, que la forme traditionnelle d’enseignement peut influencer l’intérêt pour la discipline, en plus que d’autres méthodologies pourraient être plus utilisées, selon la figure 13. Nous pouvons nous allaire selon Lima et Vasconcelos (2006, p. 399) sur la base de l’étude de Krasilchik (2004, p. 184):

« L’enseignant, en raison d’un manque de confiance en soi, de préparation ou de marchandise, se limite à présenter aux élèves, avec un minimum de modifications, le matériel précédemment préparé par les auteurs qui sont acceptés comme autorités. Soutenu par du matériel planifié par d’autres et produit industriellement, l’enseignant renonce à son autonomie et à sa liberté, devenant simplement un technicien. »

Nous partons donc d’une vision dans laquelle les élèves ne se sentent pas largement satisfaits de la façon dont ils apprennent ou apprennent – étant ainsi crus – la discipline. Une classe d’exposition monotone avec une quantité massive de calculs serait un exemple.

Cela fait suite à la deuxième partie de l’évaluation par questionnaire, constituant une autre opinion sur Modellus et ses applications. Après la présentation de celui-ci, les participants ont été invités à l’évaluer, ce qui a permis d’analyser si les participants se sentaient motivés ou non par la technologie:

Figure 14 – Question 1 de la deuxième étape (Auteurs, 2017)

  1. L’utilisation de la modélisation informatique a-t-elle facilité la compréhension des exercices proposés?

Figure 15 – Question 2 de la deuxième étape (Auteurs, 2017)

2. Avez-vous éprouvé des difficultés dans la façon dont le programme présente ses résultats?

Figure 16 – Question 3 de la deuxième étape (Auteurs, 2017)

3. Croyez-vous que l’utilisation de logiciels tels que Modellus pourrait être utilisée en classe pour contribuer à l’enseignement de la physique?

Il est à noter que les réponses ont été très positives concernant modellus comme méthode d’enseignement, avec une majorité déclarant que l’utilisation de la modélisation informatique a facilité la compréhension des exercices, même si un peu. Ensuite, seule une petite partie présentait une certaine difficulté concernant l’utilisation de Modellus, alors que la plupart ne présentaient pas un tel exploit.

Tous ont montré leur confiance dans l’utilisation du logiciel comme une forme d’enseignement de la physique, avec une approbation à 100%. Elle s’est terminée par les considérations finales des participants, où des perspectives ont été présentées pour l’application de Modellus et des suggestions d’améliorations comme moyen d’améliorer davantage l’utilisation du programme:

  1. Quel est votre dernier examen du travail effectué?

– C’est une bonne proposition d’implémenter ce logiciel en cours de physique !

– L’application présentée est très utile, car elle a pour but de faciliter le processus d’apprentissage dans les matières axées sur la physique, en rendant le sujet plus interactif et dynamique.

– Un très bon travail, je suis horrible en physique et honnêtement j’ai appris un sujet que j’ai trouvé impossible

– Le projet présente une façon différente de voir la physique

– Une excellente ressource.

– Très bon et riche pour l’apprentissage

– J’ai trouvé le travail très bon, car il a grandement facilité la compréhension des exercices proposés puisque la forme illustrative d’enseignement facilite pour les étudiants.

– Je pense que le logiciel Modellus devrait être implémenté dans les cours de physique

– L’application est très intéressante, et aidera certainement à enseigner et à apprendre la discipline de la physique, en étant même ludique.

– Le travail du groupe était, à tout le moins, intéressant. Compte tenu de l’intention mentionnée, l’effort appliqué et surtout l’intention ainsi que leurs actions. Le projet mérite, à mon avis, une attention particulière et des tentatives pour son application en classe, car la physique (comme la science et la discipline) deviendra quelque chose de plus complexe qu’elle ne l’est sans une méthodologie appropriée. Par conséquent, cela augmentera encore la « crainte » des étudiants à ce sujet. Ainsi, et, par conséquent, le travail du duo doit être considéré comme une grande « tentative méthodologique ».

– C’était un travail bien fait et facile à comprendre

– Concernant le programme, je pense qu’il doit y avoir plus d’organisation dans la séparation des données et des icônes d’animation. Je l’ai trouvé très intéressant, et je pouvais l’utiliser pendant le cours. Surtout quand nous avons besoin de résultats rapides. Un compliment au programme est quand ils ont utilisé les images dans la représentation des résultats.

– Très créatif et très utile dans l’interprétation de la question, je pense que c’est un bon instrument pour une utilisation en classe et dans les emplois.

– Le travail effectué est assez intéressant, et il serait très utile de l’utiliser en classe, afin que nous, les étudiants, puissions observer plus explicitement.

– C’est une contribution à l’enseignement de la physique qui augmente encore la compréhension sur les différents sujets, même si cela nécessite une amélioration par rapport à la bonne utilisation de ce logiciel, je pense qu’il devrait être d’une grande utilité.

5. CONSIDÉRATIONS FINALES

Les recherches pédagogiques dans le domaine de l’enseignement de la physique montrent qu’il existe un déficit d’apprentissage, que ce soit en raison de la difficulté de la matière, de la méthodologie des enseignants, des matériaux utilisés, entre autres. L’utilisation des technologies serait un moyen de pallier cette « défaillance » du système, puisque le champ technique informationnel est devenu très vaste de nos jours, étant utilisé dans plusieurs domaines de la connaissance humaine. De ce point de vue, comme solution, le logiciel Modellus  est apporté comme support pour l’enseignement de concepts physiques, de manipulation de variables, d’animations, de tableaux et de graphiques.

Le programme a été choisi précisément parce qu’il est gratuit, et permet la visualisation de l’animation et des valeurs des variables et paramètres qui y sont utilisés. Il s’inscrit très bien dans le cadre éducatif, étant utilisé avec l’objectif central d’interpréter ce que les quantités physiques influencent dans un système, en plus du développement de la connaissance structurelle des modèles à travers des équations qui représentent le mouvement d’un objet, la direction d’un objet, etc.

Comme le logiciel fonctionne avec les mouvements, il était inévitable d’échapper aux problèmes récurrents à la cinématique, par conséquent, les exercices de libération verticale et de libération oblique ont été présentés comme une forme de test de programme. Il est obtenu à partir des études de Veit et Teodoro (2002), Solano (2002), d’autres références et le test lui-même, que grâce à une interface simple, Modellus développe la pensée des utilisateurs et aide à enseigner la physique avec des animations interactives, et peut même être comparé à “Word Office” son bureau.

Avec le questionnaire mené sur Modellus en utilisant les exercices des sujets Vertical Launch et Oblique Release, il a été obtenu dans la première évaluation qu’un peu plus de 75% des évalués, n’aiment pas ou n’aiment pas la physique, ayant une mauvaise relation avec elle. C’est un fait important pour la recherche, car dans la deuxième partie, après avoir montré les sujets utilisant le programme, 100% des personnes évaluées ont répondu que le logiciel est bénéfique pour l’apprentissage, montrant comment l’utilisation d’autres méthodologies, principalement l’utilisation de technologies, peut être une excellente ressource pour l’enseignement de la physique.

Modellus n’est pas encore bien connu au Brésil, peut-être pour le bien du système éducatif, qui est considéré comme ancien et basé sur les siècles passés par de nombreux auteurs, qui ne réglemente pas de nombreuses formes diversifiées d’enseignement pour l’investissement des régions. Cela peut être le problème de ne pas utiliser le programme, qui, comme indiqué, aide grandement à l’apprentissage des sciences exactes, étant abordé dans cet article le domaine de la physique. La solution pour augmenter les chiffres dans l’éducation du pays dans les classements mondiaux pourrait être de diversifier les méthodologies utilisées dans l’enseignement, et l’utilisation de Modellus serait une pratique très importante pour répondre à ce besoin.

RÉFÉRENCES

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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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[1] Diplômé en informatique, technicien en informatique.

[2] Technicien en informatique.

[3] Maîtrise en éducation.

Publié: Septembre, 2019.

Approuvé : Mars, 2020.

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