Criando modelos climáticos com Python : explorando a dinâmica climática no ensino de física

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Gomes, Fernando Fraga
• Orientador(a): Silva, Dakir Larara Machado da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Python (Linguagem de programação); Física : Ensino; Mudança climática; Efeito estufa; Modelagem computacional
• Palavras-chave em Inglês: Physics education; Climate change; Planetary energy balance; Greenhouse effect; Computational modeling; Python programming; Zone of proximal development
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/297556

Esta dissertação propõe uma sequência didática que integra conceitos fundamentais de Física à programação em Python, com o objetivo de aprimorar a compreensão dos alunos sobre dinâmica climática. A iniciativa busca superar desafios educacionais relacionados à abstração de conceitos físicos e à sua aplicação em fenômenos climáticos reais, utilizando programação em python para engajar os alunos. A fundamentação teórica baseia-se nas ideias de Lev Vygotsky, em especial na noção de Zona de Desenvolvimento Proximal (ZDP), que enfatiza a importância das interações sociais e da mediação no processo de aprendizagem. Nesse contexto, o aprendizado é visto como um processo colaborativo, no qual o aluno avança em seu conhecimento com o apoio de orientadores e colegas. A sequência didática foi aplicada a 78 alunos do terceiro ano do curso técnico em informática da Escola Estadual Técnica de Portão (ETEP). As atividades foram realizadas no laboratório de informática, utilizando a plataforma Google Colab para programação em Python, escolhida por sua acessibilidade e facilidade de uso. Os alunos trabalharam em pares, o que promoveu a colaboração e a troca de conhecimentos entre estudantes com diferentes níveis de habilidade em informática. Foram abordados conceitos físicos como radiação de corpo negro, equilíbrio térmico, transferência de calor, calor específico, emissão e absorção de energia radiante e espectro eletromagnético. Os modelos climáticos desenvolvidos incluíram o Modelo de Balanço de Energia, que simula o equilíbrio energético da Terra, e um modelo de análise de dados de CO₂ para projetar mudanças de temperatura futuras, utilizando técnicas de regressão linear e polinomial. A eficácia da sequência didática foi avaliada por meio de questionários diagnósticos aplicados antes e após as atividades, com o intuito de medir a evolução conceitual dos alunos. Os resultados demonstraram que a programação em Python facilitou a compreensão de conceitos complexos de Física, além de desenvolver habilidades de pensamento computacional e promover uma consciência crítica sobre questões ambientais. Conclui-se que a integração entre programação e Física, fundamentada na teoria sociocultural de Vygotsky, é uma abordagem eficaz para o ensino de dinâmica climática. Essa estratégia não apenas facilita a aprendizagem de conceitos abstratos, mas também prepara os alunos para enfrentar desafios contemporâneos, contribuindo para uma educação mais significativa e alinhada com as demandas atuais.