Use of computer simulations in Physics Teaching in Basic Education: a systematic literature Review

uma revisão sistemática da literatura

Authors

Keywords:

Computer Simulations, Physics Education, Systematic Literature Review

Abstract

This study presents the results of a Systematic Literature Review (SLR) on the use of Computer Simulations (CSs) related to the concepts of Force and Motion in Brazilian Basic Education. The aim was to examine the contributions of the selected studies regarding the ways CSs are applied, their benefits and potentialities, the assessment processes employed, and the difficulties reported. From a total of 193 studies analyzed, four were selected for in-depth examination. The findings indicate a predominance of student organization in small groups, supported by experimental guides. CSs proved effective in enhancing students’ engagement and motivation, fostering conceptual understanding, and expanding teachers’ pedagogical possibilities, including the use of diverse assessment tools. Reported difficulties mainly concerned students’ conceptual gaps, operational and technical challenges, and limitations in school infrastructure and resources.

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Author Biographies

José Uibson, Instituto Federal de Sergipe - campus Lagarto

Doutor em Ensino pelo Programa de Pós-Graduação em Ensino da RENOEN-UFS (2025). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática pela UFS (2012). Especialista em Ensino de Física pela Universidade Cruzeiro do Sul - UNICSUL (2010). Licenciado em Física pela Universidade Federal de Sergipe - UFS (2008). Atualmente é Professor Efetivo do Instituto Federal de Sergipe - IFS (Campus Lagarto) e líder do Grupo Multidisciplinar de Estudo e Pesquisa em Ensino de Ciências (GMEPEC). Tem experiência em Ensino de Física, desenvolvendo pesquisas nas seguintes áreas: Relações das Metodologias Ativas com a prática Docente; Tecnologias Educacionais no Ensino de Física; Pesquisas Quantitativas no Ensino.

Fernando Frei, da Universidade Estadual Paulista (Unesp) – campus Assis

Possui graduação em Estatística pela Universidade Federal de São Carlos (1990), mestrado e doutorado em Saúde Pública pela Universidade de São Paulo - USP (1998/2002). Livre-Docente em Estatítica Aplicada pela Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita FIlho", Campus de Assis (2023). Atualmente é Professor Associado (Livre-Docente) da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho - UNESP. Participa, como docente e orientador, do programa de Pós-Graduação - Doutorado em Ensino - Rede Nordeste de Ensino (RENOEN). Atuou como membro credenciado do Programa de Pós-Graduação em Biociências da FCL - Assis - UNESP entre o ano de 2012 e 2025. Durante esse período, orientou trabalhos de mestrado/doutorado e participou de atividades acadêmicas e científicas vinculadas ao programa. Tem experiência na área de Estatística Aplicada atuando principalmente nos seguintes temas: Tecnologias Digitais Aplicadas ao Ensino e Modelos de Previsão.

References

ANDRADE, M. E.; VIVEIRO, A. A.; D’ABREU, J. V. V. Simulações Computacionais no Ensino de Física: um Estado da Arte em teses e dissertações de 1973 a 2021. Revista Internacional de Pesquisa em Didática das Ciências e Matemática, v. 5, e024003, p. 1-18, 2024.

ARAÚJO, E. S. et al. O uso de simuladores virtuais educacionais e as possibilidades do PhET para a aprendizagem de Física no Ensino Fundamental. Revista de Ensino de Ciências e Matemática, v. 12, n. 3, p. 1-25, 2021. DOI: https://doi.org/10.26843/rencima.v12n3a22.

BAO, L.; KOENIG, K. Physics education research for 21st century learning. Disciplinary and Interdisciplinary Science Education Research, vol. 1, n. 2, p. 1-12, 2019. DOI: https://doi.org/10.1186/s43031-019-0007-8.

BAO, L.; REDISH, E. F. Concentration analysis: A quantitative assessment of student states. American Journal of Physics, v. 69, S45–S53, 2001. DOI: https://doi.org/10.1119/1.1371253.

BARBOSA, R. R.; BUFFON, L. O. Uma proposta para vivenciar, no ensino médio, os conceitos iniciais de termodinâmica por meio de uma unidade de ensino potencialmente significativa. Experiências em Ensino de Ciências, Espírito Santo, v. 15, n. 2, p. 380-406, 2020.

BRASIL. Ministério da Educação. Base Nacional Comum Curricular. Brasília, 2018. Disponível em: https://www.gov.br/mec/pt-br/escola-em-tempo-integral/BNCC_EI_EF_110518_versaofinal.pdf. Acesso em: 23 março 2025.

CAVASSANI, T. B.; ANDRADE, J. D. J. D.; MARQUES, R. N. Integração das TDIC na formação de professores: aproximações entre o modelo TPACK e a abordagem sociocultural. Educação em Revista, v. 40, p. e41245, 2024. DOI: https://doi.org/10.1590/0102-469841245.

CRISTÓVÃO, A. M. Forças e movimento: proposta de atividades com simulações computacionais. 2017. 142 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Ensino de Física) – Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física, Universidade Federal de Santa Catarina, Araranguá, 2017.

DERMEVAL, D.; COELHO, J. A. P. de M.; BITTENCOURT, I. I. Mapeamento Sistemático e Revisão Sistemática da Literatura em Informática na Educação. ln: JAQUES, P. A.; SIQUEIRA; S.; BITTENCOURT, I.; PIMENTEL, M. (Org.) Metodologia de Pesquisa Científica em Informática na Educação: Abordagem Quantitativa. Porto Alegre: SBC, 2020.

DIOLA, J. R. G.; MISTADES, V. M. Addressing Students’ Misconceptions in Force and Motion Using Interactive Simulations. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON MODERN EDUCATIONAL TECHNOLOGY (ICMET 2021), 3, 2021, New York. Anais [...]. New York: Association for Computing Machiner, 2021. DOI: https://doi.org/10.1145/3468978.3468979.

FERREIRA, M. et al. Análise de temas, teorias e métodos em dissertações e produtos educacionais no MNPEF. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 43, p. e20210322, 2021. DOI: https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2021-0322.

FREITAS, T. B. Exploração de simulações computacionais como forma de estimular o aprendizado significativo de conceitos da Física. 2022. 79 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia, Ambiente e Sociedade) – Programa de Pós-Graduação em Tecnologia, Ambiente e Sociedade, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, Teófilo Otoni, 2022.

GOMES, F. H. F.; ALVES, F. R. V. O uso do ambiente de aprendizagem Sócrates como ferramenta de interação no ensino de Física. Revista Eletrônica Debates em Educação Científica e Tecnológica, v. 8, n. 02, 2018. DOI: https://doi.org/10.36524/dect.v8i02.1088.

HULLEY, S. B. et al. Delineando a pesquisa clínica. 4. ed. Tradução de Michael Schmidt Duncan e André Garcia Islabão. Revisão técnica de Michael Schmidt Duncan. Porto Alegre: Artmed, 2015.

JAIME, D. M.; LEONEL, A. A. Uso de simulações: Um estudo sobre potencialidades e desafios apresentados pelas pesquisas da área de ensino de Física. Revista Brasileira de Ensino de Física, vol. 46, e20230309, p. 1-5, 2024. DOI: https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2023-0309.

KITCHENHAM, B. A.; CHARTERS, S. Guidelines for performing Systematic Literature Reviews in Software Engineering. EBSE 2007-001. [S.l.]: Keele University and Durham University Joint Report, 9 Jul 2007. Disponível em: < https://legacyfileshare.elsevier.com/promis_misc/525444systematicreviewsguide.pdf>. Acesso em: 23 março 2025.

LACERDA, A. L. P. de; MACEDO, S. da H. A integração das tecnologias digitais da informação e comunicação nas práticas pedagógicas: uma proposta de formação continuada para docentes. Revista Novas Tecnologias na Educação (RENOTE), v. 22, n. 1, jul. 2024. DOI: https://doi.org/10.22456/1679-1916.141535.

LEE, W. P.; HWAN, C. L. A computer simulation in mechanics teaching and learning: a case study in circular motions. Computer Applications in Engineering Education, Hoboken, v. 23, n. 6, p. 868-871, 2015. Doi: https://doi.org/j4dt.

LÓPEZ, S.; VEIT, E. A.; ARAUJO, I. S. Una revisión de literatura sobre el uso de modelación y simulación computacional para la enseñanza de la Física en la educación básica y media. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 38, n. 2, p. 16, 2016. Doi: https://doi.org/j4dv.

LUCCHESE, M. M.; OLIVEIRA, M. B. C. de; FREITAS, D. P. S. de. Rubricas Pedagógicas Analíticas: um instrumento de avaliação continuada no Ensino de Física. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 40, n. 3, p. 502-519, 2023. DOI: http://dx.doi.org/10.5007/2175-7941.2023.e91707.

MARTINS, W. V. Possibilidades e desafios no uso de simulações virtuais no ensino de química. 2022. 131 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Ensino de Ciências e Matemática) – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo, São Paulo, 2022.

MEDEIROS JR, R. N.; NAIA, M. D.; LOPES, J. B. Simulações interativas do PhET nas práticas de ensino da Física: uma meta-análise. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 46, p. e20240186, 2024. DOI: https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2024-0186.

MOREIRA, M. A. Desafios no ensino da Física. Revista Brasileira de Ensino de Física, vol. 43, suppl. 1, e20200451, 2021. DOI: https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2020-0451.

PAULA, B. B. de; OLIVEIRA, T. de; MARTINS, C. B. Análise do Uso da Cultura Maker em Contextos Educacionais: Revisão Sistemática da Literatura. CINTED - UFRGS, Revista Novas Tecnologias na Educação, 2019. DOI: https://doi.org/10.22456/1679-1916.99528.

PEREIRA, M. A. M. Simulação computacional como recurso pedagógico para o ensino de Física no ensino fundamental. 2020. 140 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Ensino de Física) – Universidade Federal de Mato Grosso, Campus Universitário do Araguaia, Barra do Garças, 2020.

PRENSKY, M. Digital natives, digital immigrants. On the Horizon, v. 9, n. 5, p. 1-6, 2001. Disponível em: https://www.marcprensky.com/writing/. Acesso em: 23 março 2025.

RICARDO, E. C.; CUSTÓDIO, J. F.; REZENDE JUNIOR, M. F. A tecnologia como referência dos saberes escolares: perspectivas teóricas e concepções dos professores. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 29, n. 1, p. 135-147, 2007. Disponível em: https://tinyurl.com/47uf4bbm. Acesso em: 24 ago. 2022.

SILVA, S. L. R.; CRUZ, H. B.; SILVA, S. C. R. Aprendizagem baseada em projetos: mediando o ensino de temas de Física. Experiências em Ensino de Ciências, v. 18, n. 4, 2023. Disponível em: < https://fisica.ufmt.br/eenciojs/index.php/eenci/article/view/1297>. Acesso em: 07 de mar. de 2025.

SILVA, J. B.; SALES, G. L.; CASTRO, J. B. Gamificação como estratégia de aprendizagem ativa no ensino de Física. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 41, n. 4, p. e20180309, 2019. DOI: https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2018-0309.

SILVA, L. F. da; VILLANI, A. O MNPEF e o desenvolvimento profissional de professores de Física. Revista de Ensino de Ciências e Matemática (REnCiMa), São Paulo, v. 13, n. 3, p. 1-27, maio 2022. DOI: https://doi.org/10.26843/rencima.v13n3a03.

SOUZA, G. M. R. Uso de simulações computacionais no ensino de conceitos de força e movimento no 9º ano do ensino fundamental. 2015. 192 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Ensino de Física) – Instituto de Ciências Exatas, Universidade Federal Fluminense, Volta Redonda, 2015.

SOUZA, E. J.; MELLO, L. A. O uso de jogos e simulação computacional como instrumento de aprendizagem: campeonato de aviões de papel e o ensino de Hidrodinâmica. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 34, n. 2, p. 530-554, ago. 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.5007/2175-7941.2017v34n2p530.

STEPHENS, A. L.; CLEMENT, J. J. Use of physics simulations in whole class and small group settings: Comparative case studies. Computers & Education, v. 86, p. 137-156, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compedu.2015.02.014.

TESTA, M. J.; LOPES, E. da S.; VIDMAR, M. P.; PASTORIO, D. P. Um olhar para a disciplina curricular Cultura Digital do Novo Ensino Médio: a relação das Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação e o Ensino de Física. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 45, e20230048, 2023. DOI: https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2023-0048.

UIBSON, J.; FREI, F. Investigação dos impactos nas concepções não-newtonianas de licenciandos e egressos de Física em relação aos conceitos de Força e Movimento. Ciência & Educação (Bauru), vol. 29, e23017, p. 1-15, 2023. DOI: https://doi.org/10.1590/1516-731320230017.

VELASCO, J. J.; BUTELER, L. M.; COLEONI, E. A. Learning with computer simulations: a case study on reservoir temperatures in carnot cycles. Investigações em Ensino de Ciências, v. 29, n. 3, p. 172–190, 2024. DOI: https://doi.org/10.22600/1518-8795.ienci2024v29n3p172.

WHEATLEY, C.; WELLS, J.; PRITCHARD, D. E.; STEWART, J. Comparing conceptual understanding across institutions with module analysis. Physical Review Physics Education Research, vol. 18, n. 2, p. 1-18, 2022. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes.18.020132.

ZIEDE, M. K. L. et al. Tecnologias digitais na educação básica: desafios e possiblidades. Revista Novas Tecnologias na Educação (RENOTE), v. 14, n. 2, 2016. DOI: https://doi.org/10.22456/1679-1916.70692.

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Published

2026-08-27

How to Cite

UIBSON, José; FREI, Fernando. Use of computer simulations in Physics Teaching in Basic Education: a systematic literature Review: uma revisão sistemática da literatura. Revista Práxis, [S. l.], v. 18, n. 32, 2026. Disponível em: https://revistas.unifoa.edu.br/praxis/article/view/6031. Acesso em: 1 sep. 2026.

Issue

Vol. 18 No. 32 (2026): Revista Práxis

Section

Artigos