De um Simples Modelo à Complexidade de um Sistema Dinâmico: a transformação dos estados físicos e a tempestade

Resumo

O presente estudo apresenta resultados de uma pesquisa que buscou se apropriar de técnicas da Inteligência Artificial (IA), por meio do Raciocínio Qualitativo (RQ), para representar funções matemáticas sem o uso de números e com relações de causalidade explicitamente identificadas, para a construção de modelos qualitativos de simulação no ensino de Ciências e Química. Estudos anteriores demonstram o potencial do RQ para abordar sistemas dinâmicos por meio de atividades que exploram, com o apoio de modelos de simulação, o uso de raciocínio hipotético – dedutivo para analisar conceitos complexos, e ampliar o leque de materiais e atividades disponíveis para os professores. Para tanto, adotamos a plataforma de modelagem DynaLearn (www.dynalearn.eu), um software de interface gráfica, com seis níveis de aprendizagem, denominados Learning Spaces (LS), gradativamente mais complexos, que facilitam a construção de modelos e a apresentação dos resultados de simulações.  Dessa forma, construímos um conjunto de três modelos qualitativos capazes de descrever a transição dos estados de agregação da água, assim como os seus processos envolvidos. Iniciamos com um simples modelo, para representar a transição dos estados físicos da água. Ainda que sem uma explicação causal, o modelo sinaliza pontos e intervalos, evidenciando que uma substância não altera o seu estado de agregação, sem antes iniciar e findar a mudança de cada estado. Depois, o ampliamos o cenário, incluindo diferentes relações de causalidade e processos. Em seguida, contextualizamos os modelos a partir da aplicação em um fenômeno natural, que constantemente acontece no Brasil: o caso das tempestades. Os modelos trazidos, neste texto, são potentes para serem utilizados no ensino de Ciências e Química, apresentando a principal explicação para a transição dos estados físicos, que dificilmente são abordados em sala de aula: as trocas de energia.