USE OF ELECTRICAL CIRCUIT SIMULATORS IN PHYSICS EDUCATION WITH ACTIVE LEARNING METHODOLOGIES

Authors

DOI:

https://doi.org/10.18316/rcd.v16i44.12000

Keywords:

Virtual Simulators, Electrical Circuit Teaching, Active Methodologies, Active Learning, Information and Communication Technologies (ICTs)

Abstract

This paper explores the application of virtual simulators in the teaching of electrical circuits, focusing on using active methodologies to promote more effective and engaging learning. The theoretical framework covers the importance of information and communication technologies (ICTs) in education, highlighting the evolution of pedagogical practices and the impact of tools such as Tinkercad and PhET Colorado. The proposal includes the integration of virtual simulators in physics classes, aiming to enhance the understanding of electricity and magnetism concepts through practical and investigative activities. The research is based on a critical analysis of active methodologies and their applications, with a special focus on the flipped classroom methodology and the use of simulators as support for remote teaching. This study seeks to contribute to developing innovative and effective pedagogical practices in teaching electrical circuits.

Author Biographies

Cássio da Cruz Nogueira, Federal University of Pará (UFPA), Belém, PA, Brazil.

Licensed in Physics from the Federal University of Pará (UFPA), with experience as a Scientific Initiation Scholar at the Laboratory of Computing and Telecommunications (LCT) of the Institute of Technology (ITEC) from 2018 to 2020. Currently concluding a Master's degree in Electrical Engineering at UFPA (PPGEE), under the supervision of Professor Dr. Miércio Cardoso de Alcântara Neto, associated with the Applied Electromagnetism group at LCT. Expertise in Electromagnetic Theory, Microwaves, Wave Propagation, and Antennas.Concurrently pursuing a Master's degree in Geophysics at UFPA, specializing in Modeling and Inversion, under the supervision of Professor Dr. Cristiano Mendel Martins and co-supervision of Professor Dr. Afonso César Rodrigues Nogueira (PPGGG). Member of the Geomagnetism Laboratory (GMAG) at the Geophysical Data Processing Center (CPGf) at UFPA and the Amazon Sedimentary Basin Analysis Group (GSED).Additionally, has published work in the fields of Teaching and Inclusion, and serves as a reviewer for the journals Cidadania em Ação: Extensão e Cultura and Estudos Geográficos: Revista Eletrônica de Geografia, focusing on Environmental Education and Environmental Teaching Practices.

Sávio Izidoro Sousa Almeida, Federal University of Pará (UFPA), Belém, PA, Brazil.

Undergraduate student in Physics Education at the Federal University of Pará.

Luciane Vieira Malcher, State University of Pará (UEPA), Castanhal, PA, Brazil.

 

Graduated in Natural Sciences with a Major in Physics from the State University of Pará. I have completed two basic courses in Brazilian Sign Language (Libras) at ENAP and GEPLISES (UFPA). Currently, I am enrolled in the course "Libras in Context, Intermediate Module." I am a member of the research groups MENINAS DA GEO - IFPA, serving as an Ambassador, and the GEOCIENTES UFPA research group.

References

ALFONSO, E. M. O uso do ambiente virtual de aprendizagem phet-colorado e labvirt para o processo de ensino na educação básica. 2024.Dissertação (Mestrado em Educação em Ciências) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Available at: https://lume.ufrgs.br/handle/10183/272130. Access on: 9 aug. 2024.

ANDRADE, M. E. de; BUFFON, L. O.; JUNIOR, A. S. O uso de um software de simulações para a aprendizagem de circuitos elétricos simples: uma abordagem a partir do ensino por investigação. Revista do Professor de Física, v. 2, n. 2, 2018. Available at: https://periodicos.unb.br/index.php/rpf/article/view/12078 . Access on: 10 set. 2024.

ARANTES, A. R.; MIRANDA, M. S.; STUDART, N. Objetos de aprendizagem no ensino de física: usando simulações do phet. Física na Escola, v. 11, n. 1, p. 27–31, 2010. Available at: chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.sbfisica.org.br/fne/Vol11/Num1/a08.pdf. Access on: 10 set. 2024.

ARAÚJO, Ê. Q. d. et al. Ensino por investigação no aprendizado das teorias da relatividade: um estudo de caso em escola pública de Bonito de Santa Fé–PB. 2023. 208f. Monografia (Licenciatura em Física) – Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2023. Available at: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/xmlui/handle/riufcg/31070 . Access on: 7 set. 2024.

AZEREDO, J. H. S. de; FILETE, F. A. F. Proposta de baixo custo para o ensino de robótica nas escolas públicas. Mostra de Extensão IFF - UENF - UFF - UFRRJ, [S. l.], v. 12, 2021. Available at: https://anais.eventos.iff.edu.br/index.php/mostradeextensao/article/view/407 . Acess on: 6 aug. 2024.

AUTODESK. Tinkercad. Available at: https://www.tinkercad.com/dashboard . Access on: 11 set. 2024.

BARBOSA, M. A. B et al. As metodologias ativas no ensino de física: uma análise de publicações referentes ao ensino fundamental e médio. In: KOCHHANN, A.; SOUZA, J. O. (Orgs.). Reflexões sobre o Ensino e a Educação.Campina Grande: Licuri, 2023, p. 170-184. Available at: https://editoralicuri.com.br/index.php/ojs/article/view/95 . Acess on: 15 aug. 2024.

BARBOSA, E. F.; MOURA, D. G. de. Metodologias ativas de aprendizagem na educação profissional e tecnológica. Boletim Técnico do Senac, v. 39, n. 2, p. 48–67, 2013. Available at: https://senacbts.emnuvens.com.br/bts/article/view/349 . Access on: 20 aug. 2024.

BATISTA, L. M. B. M.; CUNHA, V. M. P. da. O uso das metodologias ativas para melhoria nas práticas de ensino e aprendizagem. Docent Discunt, v. 2, n. 1, p. 60–70, 2021. Available at: https://revistas.unasp.edu.br/rdd/article/view/1369 . Access on: 9 set. 2024.

BERNARDINO, C. N.; SANTOS, A. M. dos. Uma proposta de estudo comparativo entre aulas expositivas e abordagens investigativas no ensino de física. Revista do Professor de Física, v. 7, n. 2, p. 62–77, 2023. Available at: https://periodicos.unb.br/index.php/rpf/article/view/50411 . Access on: 2 set. 2024.

BEYEA, S.; NICHLL, L. H. Writing an integrative review. AORN journal, Elsevier Science Publishers, v. 67, n. 4, p. 877–881, 1998. Available at: https://go.gale.com/ps/i.do?id=GALE%7CA20972821&sid=googleScholar&v=2.1&it=r&linkaccess=abs&issn=00012092&p=AONE&sw=w&userGroupName=ufpa&aty=ip . Access on: 11 set. 2024.

BOGDAN, R.; BIKLEN, S. Investigação qualitativa em educação: uma introdução à teoria e aos métodos. Portugal: Porto editora, 1994. Available at: http://177.20.147.23:8080/handle/123456789/1119 . Access on: 6 set. 2024.

BORRAJO, T. B. Atividades investigativas para o ensino de óptica geométrica. 2017. Dissertação (Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. Available at: https://repositorio.ufc.br/handle/riufc/23546 . Acess on: 6 set. 2024.

BRASIL. Base Nacional Comum Curricular. Brasília, DF: Ministério da Educação, 2018. Portal MEC. Available at: http://portal.mec.gov.br/conselho-nacional-de-educacao/base-nacional-comum-curricular-bncc . Acess on: 20 aug. 2024.

BROOME, M. E. et al. Integrative literature reviews for the development of concepts. In: Rodgers, B. L.; Knafl, K. A. (Eds.). Concept development in nursing: foundations, techniques and applications. Philadelphia (USA): WB Saunders Company, p. 231–50, 2000. Available at: https://www.researchgate.net/publication/238248432_Integrative_literature_reviews_for_the_development_of_concepts . Access on: 25 aug. 2024.

CARVALHO, A. d et al. Calor e temperatura: um ensino por investigação. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2014. Available at: https://www.researchgate.net/publication/333802454_Calor_e_temperatura_um_ensino_por_investigacao . Access on: 28 aug. 2024.

CARVALHO, A. M. P. d.; SASSERON, L. H. Ensino de física por investigação: referencial teórico e as pesquisas sobre as sequências de ensino investigativas. Ensino em Revista, v. 22, n. 2, p. 249–266, 2015. Available at: https://repositorio.usp.br/directbitstream/0d98801c-d5ce-44ca-9036-15285f851474/Ensino+de+F%C3%ADsica+por+investiga%C3%A7%C3%A3o+%282015%29.pdf . Access at: 8 set. 2024.

COELHO, R. O. O uso da informática no ensino de física de nível médio. Dissertação (Mestrado em Educação) – Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2002. Available at: http://www2.pelotas.ifsul.edu.br/coelho/inf_ens_fis_med.pdf . Access on: 8 set. 2024.

CONCEIÇÃO, F. das C. da. O uso pedagógico da simulação de circuitos elétricos resistivos em atividades escolares para auxiliar o desenvolvimento da aprendizagem significativa e colaborativa de Física. 2016. 139 f. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências e Matemática) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. Available at: https://repositorio.ufc.br/handle/riufc/16318 . Access on: 1 set. 2024.

COOPER, H. M. The integrative research review: A systematic approach. Beverly Hills: Sage Publications, 1984. Available at: https://searchworks.stanford.edu/view/1562193 . Access on: 25 aug. 2024.

CRISTO, T. O. P. et al. O uso do phet como opção didáctica para o ensino dos circuitos eléctricos (moçambique). Revista Educação e Humanidades, v. 5, n. 1, p. 124–137, 2024. Available at: https://periodicos.ufam.edu.br/index.php/reh/article/view/14146 . Access on: 8 set. 2024.

DOMINGUES, G. H. C.; CARVALHO, H. A. P. de; PHILIPPSEN, G. S. Ensino de circuitos elétricos por meio de tecnologias digitais: uma proposta didática baseada na aprendizagem significativa e nos três momentos pedagógicos. Revista Insignare Scientia-RIS, v. 4, n. 6, p. 597–613, 2021. Available at: https://periodicos.uffs.edu.br/index.php/RIS/article/view/12152 . Access on: 9 set. 2024.

FARIA, A. F.; VAZ, A. M. Engajamento de estudantes em investigação escolar sobre circuitos elétricos simples. Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências (Belo Horizonte), SciELO Brasil, v. 21, p. e10545, 2019. Available at: https://www.scielo.br/j/epec/a/9n75KFXQfdrXMCbbwthL9fM/ . Access on: 6 set. 2024.

GANONG, L. H. Integrative reviews of nursing research. Research in nursing & health, Wiley Online Library, v. 10, n. 1, p. 1–11, 1987. Available at: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/nur.4770100103 . Access on: 25 aug. 2024.

MACÊDO, J. A. d.; DICKMAN, A. G.; ANDRADE, I. S. F. de. Simulações computacionais como ferramentas para o ensino de conceitos básicos de eletricidade. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 29, n. Esp., p. 562–613, 2012. Available at: https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/2175-7941.2012v29nesp1p562 . Access on: 2 set. 2024.

MAIA, D. R. A.; LEVINSKI, G. R. G. Articulação entre resolução de problemas e simuladores computacionais: Uma proposta desenvolvida no processo de estágio curricular supervisionado em ensino de física. Tecné, Episteme y Didaxis: TED, n. Estraordinário, p. 3132–3138, 2021. Available at: https://revistas.upn.edu.co/index.php/TED/article/view/14970 . Access on: 4 set. 2024.

MIGUEZ, M. L.; SOUSA, J. M. de; SOBREIRA, F. W. de A.; ALMEIDA, C. A. S. Uso do aplicativo tinkercad para enriquecer a prática pedagógica em disciplinas de eletricidade no ensino médio. Revista do Professor de Física, v. 6, n. Especial, p. 610–617, 2022. Available at: https://periodicos.unb.br/index.php/rpf/article/view/45919 . Access on: 3 set. 2024.

MONDINI, F.; SOUZA, R. A. de; IZAIAS, M. G. L.; DIAS, J. P. G.; ALVES, E. R. A construção de um semáforo no tinkercad. Expressa Extensão, v. 28, n. 1, p. 191–201, 2023. Available at: https://revistas.ufpel.edu.br/index.php/expressa/article/download/4669/3637 . Access on: 5 set. 2024.

MORÁN, J. et al. Mudando a educação com metodologias ativas. Coleção mídias contemporâneas. Convergências midiáticas, educação e cidadania: aproximações jovens, v. 2, n. 1, p. 15–33, 2015. Available at: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4941832/mod_resource/content/1/Artigo-Moran.pdf . Access on: 9 set. 2024.

NASCIMENTO, T. E. do; COUTINHO, C. Metodologias ativas de aprendizagem e o ensino de ciências. Multiciência online, v. 2, n. 3, p. 134–153, 2016. Available at: http://urisantiago.br/multicienciaonline/adm/upload/v2/n3/7a8f7a1e21d0610001959f0863ce52d2.pdf . Access on: 9 set. 2024.

OLIVEIRA, K. S. d. O ensino por investigação: construindo possibilidades na formação continuada do professor de ciências a partir da ação-reflexão. Dissertação (Mestrado Profissional em Ensino de Ciências Naturais e Matemática) — Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2015. Available at: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/21052 . Access on: 6 set. 2024.

OLIVEIRA, V.; VEIT, E. A.; ARAUJO, I. S. Relato de experiência com os métodos ensino sob medida (just-in-time teaching) e instrução pelos colegas (peer instruction) para o ensino de tópicos de eletromagnetismo no nível médio. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 32, n. 1, p. 180–206, 2015. Available at: https://periodicos.ufsc.br/index.php/fisica/article/view/2175-7941.2015v32n1p180 . Access on: 8 set. 2024.

PALUDO, L. Uma proposta para a introdução ao uso de tecnologias no ensino de física experimental dirigida a licenciandos de física. 2014. Dissertação (Mestrado em Ensino de Física) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegres, 2014. Available at: chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/104590/000940107.pdf?sequence=1&isAllowed=y. Access on: 8 set. 2024.

PEDUZZI, L. O.; PEDUZZI, S. S. Sobre o papel da resolução literal de problemas no ensino da física: exemplos em mecânica. In: PIETROCOLA, M. (Org.). Ensino de Física: conteúdo, metodologia e epistemologia numa abordagem integradora. Florianópolis: Ed. da UFSC, 2001.

PHET SIMULATIONS. Electricity, magnets, and circuits. Available at: https://phet.colorado.edu/en/simulations/filter?subjects=electricity-magnets-and-circuits&type=html . Access on: 13 set. 2024.

QUEIROZ, T. R. de et al. O uso de simulador virtual como instrumento facilitador no ensino de física: Um estudo de caso na aprendizagem de circuitos elétricos. Revista Contemporânea, v. 3, n. 5, p. 4017–4036, 2023. Available at: https://ojs.revistacontemporanea.com/ojs/index.php/home/article/view/732?__im-gRWlsYyD=2650999357655285294 . Access on: 12 set. 2024.

REIS, T. A. Aprendizagem sobre queda livre dos corpos por meio de uma sequência de ensino investigativa-SEI. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências e Matemática) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2024. Available at: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/19689 . Access on: 12 set. 2024.

RIGOTTI, E. et al. Ferramentas tecnológicas no ensino de física: utilizando simulações computacionais no estudo de circuitos elétricos. In: SALÃO DE PESQUISA, EXTENSÃO E ENSINO DO IFRS, 4. 2020, Rio Grande do Sul. Anais... Available at: https://ri.ufs.br/handle/riufs/19689 . Access on: 11 set. 2024.

SANTOS, J. C. dos; DICKMAN, A. G. Experimentos reais e virtuais: proposta para o ensino de eletricidade no nível médio. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 41, n. 1, 2019. Available at: https://www.scielo.br/j/rbef/a/BKKqL43Gq4Dh83B9zzCS6hk/ . Access on: 11 set. 2024.

SANTOS, P. V. d.; SANTOS, D. d. J. M. d. O ensino remoto de física experimental: Um relato de experiência da utilização do tinkercad para uma aprendizagem significativa de circuitos elétricos. 2023, In: GONÇALVES, M. C. d. S.; PIMENTA, D. C. F. G. (Orgs.). Educação e Conhecimento, Volume 1, Belo Horizonte, MG: Editora Poisson, 2023, p. 142-148. Available at: chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://poisson.com.br/livros/Educa_Conhecimento/volume1/Educacao_Conhecimento_vol1.pdf. Access on: 8 set. 2024.

SANTOS, R. J. d.; SASAKI, D. G. Uma metodologia de aprendizagem ativa para o ensino de mecânica em educação de jovens e adultos. Revista Brasileira de Ensino de Física, SciELO Brasil, v. 37, p. 3506–1, 2015. Available at: https://www.scielo.br/j/rbef/a/ytLL4Fc3Z8SZJNwr39rZdwh/?lang=pt&format=html . Access on: 11 set. 2024.

SANTOS, S. A. d. M. Ensino por investigação: problematizando a proibição do uso de sacolinhas plásticas. Monografia (Especialização em Ensino de Ciências por Investigação) – Universidade Federal de Minas Gerais, Itapecerica, 2012. Available at: https://repositorio.ufmg.br/handle/1843/BUOS-985FW7 . Access on: 9 set. 2024.

STETLER, C. B et al. Utilization-focused integrative reviews in a nursing service. Applied nursing research, Elsevier, v. 11, n. 4, p. 195–206, 1998. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0897189798803297 . Access on: 25 aug. 2024.

TONET, M. D.; LEONEL, A. A. Nanociência e nanotecnologia: uma revisão bibliográfica acerca das contribuições e desafios para o ensino de física. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), v. 36, n. 2, p. 431–456, 2019. Available at: https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=7035721 . Access on: 11 set. 2024.

WHITTEMORE, R.; KNAFL, K. The integrative review: updated methodology. Journal of advanced nursing, Wiley Online Library, v. 52, n. 5, p. 546–553, 2005. Available at: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1365-2648.2005.03621.x . Access on: 25 aug. 2024.

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2024-10-09

Issue

Vol. 16 No. 44 (2024)

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