Do positivo ao negativo : utilizando ferramentas computacionais e experimentação para a simulação de (meta)materiais refrativos

• Main Author: Nozela, Carina de Freitas Vellosa
• Other Authors: Garcia, Ducinei
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de São Carlos 2017
• Subjects: Ensino de física; Simulação; Modelagem matemática; Experimentação; Refração; Physics teaching; Simulation; Mathematical modeling; Experimentation; Refraction; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Online Access: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/8743

Submitted by Aelson Maciera ([e-mail]) on 2017-05-09T18:06:44Z No. of bitstreams: 1 DissCFVN.pdf: 3703761 bytes, checksum: fe2db803227189b14668f7c556ed26e1 (MD5) === Approved for entry into archive by Ronildo Prado ([e-mail]) on 2017-05-15T19:22:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCFVN.pdf: 3703761 bytes, checksum: fe2db803227189b14668f7c556ed26e1 (MD5) === Approved for entry into archive by Ronildo Prado ([e-mail]) on 2017-05-15T19:23:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCFVN.pdf: 3703761 bytes, checksum: fe2db803227189b14668f7c556ed26e1 (MD5) === Made available in DSpace on 2017-05-15T19:28:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissCFVN.pdf: 3703761 bytes, checksum: fe2db803227189b14668f7c556ed26e1 (MD5) Previous issue date: 2016-08-22 === Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) === This work aims at the development of physical phenomena simulations associated to mathematical modeling and experimentation. The choice of geometrical optics is due, among other reasons, to the need for raising the students’ awareness concerning this important Physics theme. Concepts related to the refraction of light were studied, from basic notions to more complex applications like the negative refraction index in metamaterials. A survey was conducted, both in literature and among students, to diagnose existing misconceptions regarding transmission, reflection and refraction of light. In view of the survey results, we analyzed some educational software available for free use (Simulations PhET - Interactive Simulations, Easy Java Simulations, Geogebra, Algodoo, Modellus and their versions and Scratch) to determine which one would be most suitable to the objectives of this work. Modellus-X was chosen because it features construction tools with various representations of the same situation, exploring or building, at the same time, equations, tables, graphics and animations, whether for exploratory or expressive modeling. The set of simulations, experiments and mathematical models presented in this paper is meant to encourage the learner to investigate diverse possibilities within Physics learning, and provide him with an enhanced teaching/learning process. === O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de simulações de fenômenos físicos com modelagem matemática e experimentação. O tema escolhido foi óptica geométrica para, entre outras razões, tentar se reverter o pouco interesse dos alunos pelo assunto. Mais especificamente foram estudados conceitos relacionados à refração da luz, desde ideias iniciais até aplicações mais recentes relacionadas ao índice de refração negativo em metamateriais. Foi realizado um levantamento, tanto na literatura como entre os alunos, de concepções alternativas sobre óptica geométrica, como transmissão, reflexão e refração da luz. Com esse diagnóstico, analisou-se alguns softwares, plataformas e simuladores educacionais de uso livre (Simulações do PhET – Interactive Simulations, Easy Java Simulations, Geogebra, Algodoo, Modellus e suas versões e o Scracth), a fim de encontrar qual deles teria o melhor desempenho inseridos nos objetivos do trabalho. Foi escolhido o software Modellus-X, por apresentar a possibilidade de construção de ferramentas com várias representações de uma mesma situação, explorando ou construindo, ao mesmo tempo, equações, tabelas, gráfico e animações, tanto para modelagens exploratórias como expressivas. Por fim, a partir do produto educacional apresentado neste trabalho, que representa um conjunto de simulações, experimentos e modelagem matemática, pretendeu-se estimular o aprendiz ao ensino de Física, e tentar lhe proporcionar uma melhoria no processo ensino/aprendizagem.