Explorando conexões entre a matemática e a física com o uso da calculadora gráfica e do CBL

Abstract

Este estudo nasce de uma inquietação sobre a possibilidade de se integrar a Matemática à Física no Ensino Superior, utilizando tecnologias informáticas. Assim, esta dissertação objetiva analisar como os alunos trabalham conceitos matemáticos e físicos em um ambiente de experimentação, lançando mão de tecnologias portáteis, especificamente, a calculadora gráfica e o CBL (Calculator Based Laboratory). O referencial teórico se apóia nas noções de Reorganização do Pensamento e seres-humanos-com-mídia, estabelecendo a importância das tecnologias informáticas no processo de mediação, enquanto atores, na produção do conhecimento. A modalidade de pesquisa utilizada foi o Experimento de Ensino (E.E.), que se enquadra dentro de procedimento que vem sendo denominado de pesquisa qualitativa. Os dados foram construídos e transcritos sob a forma de episódios, dentre os quais destaco: a) o Resfriamento, sendo possível verificar o comportamento deste fenômeno, utilizando recipientes de materiais diferentes; b) Luminosidade, em que tanto o CBL quanto a calculadora gráfica propiciaram aos estudantes a análise das variações dos coeficientes da expressão y = a.xb, obtendo respostas gráficas em tempo real, de forma que a Matemática e a Física se apresentaram sem estarem dissociadas; c) Mistura, onde os alunos chegaram à generalização da média aritmética e, respectivamente, a média ponderada, ao observarem a temperatura da mistura de duas substâncias para volumes iguais e sua extensão para volumes diferentes; d) Filtros sobre uma fonte de luz (acetatos), ao apresentar o caminhar dos alunos do ajuste linear para o exponencial, na escolha do modelo, utilizando o ZOOM da calculadora. Com isso, esta dissertação expõe caminhos para que alunos, servindo-se da calculadora gráfica e do CBL produzam conhecimentos relativos a tópicos, como:...

This study grew out of an interest in the possibility of integrating the teaching of Mathematics and Physics in university-level courses, using information technology. The objective was to analyze how students work with mathematics and physics concepts in an environment of experimentation, using portable technologies, specifically graphing calculators and the Calculator-Based Laboratory (CBL). The theoretical reference is based on the notions of Reorganization of Thinking and Humans-with-Media, which establish the importance of information technologies in mediating and being actors in the production of knowledge. The research methodology used was Teaching Experiments (T.E.), within a qualitative research perspective. The data were constructed and transcribed in the form of episodes, of which the following are highlighted: a) Cooling, in which it was possible to verify the behavior of this phenomenon, using containers made of different materials; b) Luminosity, in which the CBL and graphing calculator enabled the students to analyze variations in the coefficients of the expression y = a.xb, providing graphic responses in real time in such a way that the Mathematics and the Physics are associated; c) Mixture, in which students arrived at generalizations regarding the arithmetic mean and, respectively, the weighted mean, when observing the temperature of a mixture of two substances of equal volume, and its extension to different volumes; d) Filters over a light source (acetates), when presenting the students' steps from the linear fit to the exponential fit, in the choice of the model, using the zoom on the calculator. This study describes the paths followed by the students, using the graphing calculator and the CBL, to produce knowledge about topics such as: differential equations, curve fit, and coordination between analytical models...(Complete abstract click electronic access below)