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REFERÊNCIAS
1.

ANDRADE, Mariel; ANJOS, Lucídio F.C; CRUZ, Henry Pôncio; G...
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SIMULAÇÕES EM ENSINO DE FÍSICA, SOBRE MECÂNICA CLÁSSICA: APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA EM TÓPICOS DE CINEMÁTICA ESCALAR EM ESCOLAS PÚBLICAS DO CEARÁ

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Apresentado no Congresso Norte e Nordeste de Pesquisa e Inovação 2013.

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SIMULAÇÕES EM ENSINO DE FÍSICA, SOBRE MECÂNICA CLÁSSICA: APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA EM TÓPICOS DE CINEMÁTICA ESCALAR EM ESCOLAS PÚBLICAS DO CEARÁ

  1. 1. DE VASCONCELOS, LIMA, CAMELO & DE ABREU (2013) SIMULAÇÕES EM ENSINO DE FÍSICA, SOBRE MECÂNICA CLÁSSICA: APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA EM TÓPICOS DE CINEMÁTICA ESCALAR EM ESCOLAS PÚBLICAS DO CEARÁ 2 F.T. de Vasconcelos; A.S. Lima¹; H. N. Camelo e M.S.C. de Abreu³ ¹Graduandas do curso de Licenciatura em Física-Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Ceará, 2 IFCE-Campus Acaraú. E-mail: tais_f.vasconcelos@hotmail.com; amanda-lima@dgoh.org; Orientador/Prof. Msc. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará, IFCE. E-mail: henriquecamelo13@yahoo.com.br; ³Profa. - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará, IFCE. E-mail: mariadosocorro@ifce.edu.br Artigo submetido em xxx/2013 e aceito em xxxx/2013 RESUMO Nesse trabalho será identificado a eficácia das simulações de ensino de física para duas escolas de ensino médio nas cidades de Cruz e Acaraú, ambas no Estado do Ceará, utilizando os simuladores do PhET (Universidade do Colorado nos EUA) disponibilizados gratuitamente na internet em plataforma Java. Foi utilizando os simuladores de mecânica que trabalham com tópicos de cinemática escalar como, por exemplo, velocidade média e instantânea, além de princípios da teoria de David Ausubel da Aprendizagem Significativa para identificar a influência das simulações na qualidade do ensino. E principalmente apontando suas principais características como, por exemplo, estimulando a participação do aluno durante as aulas e auxiliando na formação de conceitos através da exemplificação. Porém ainda há vertentes implícitas que podem ser estudadas numa futura pesquisa, pois nem todos os alunos apresentaram de forma homogênea o interesse pela aula, devido às particularidades de cada um. PALAVRAS-CHAVE: Simulações, Ensino médio, Cinemática escalar, velocidade média e instantânea. SIMULATIONS IN TEACHING PHYSICAL ON CLASSICAL MECHANICS: MEANINGFUL LEARNING IN TOPICS FOR PUBLIC SCHOOLS KINEMATICS SCALAR CEARÁ ABSTRACT In this work will be identified the effectiveness of simulations in physics teaching for two high schools in the towns of Cross and Acaraú, both in the state of Ceará, using PhET simulators (University of Colorado in the U.S.) available for free on the Internet platform in Java . Was using mechanical simulators working with topics cinematic scale, eg, average speed and instantaneous, and principles of the theory of David Ausubel's Meaningful Learning to identify the influence of simulations in teaching quality. And mainly pointing its main features, eg, encouraging student participation during lessons and assisting in the formation of concepts through exemplification. But there are still implicit aspects that can be studied in future research, because not all pupils showed homogeneously interest in the classroom, due to the peculiarities of each. KEY-WORDS: Simulations, High school, climbing kinematics, average speed and instantaneous Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação, 2013 1
  2. 2. DE VASCONCELOS, LIMA, CAMELO & DE ABREU (2013) SIMULAÇÕES EM ENSINO DE FÍSICA, SOBRE MECÂNICA CLÁSSICA: APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA EM TÓPICOS DE CINEMÁTICA ESCALAR EM ESCOLAS PÚBLICAS DO CEARÁ INTRODUÇÃO A mecânica é uma parte fundamental para o estudo da Física e o primeiro assunto visto pelos alunos do ensino médio, proporcionando uma base de conhecimento para o estudo dos demais assuntos da disciplina. De uma maneira geral podemos observar que a forma como esse conceito é repassado tradicionalmente e matematizado, ao longo dos anos, não contribui para estimular o aluno manter a atenção na aula, pois se concentra apenas em decorar fórmulas, deixando de lado a interpretação física que o assunto necessita. Estamos diante de um desafio, pois essa afirmativa coloca em dúvida a eficácia da metodologia adotada pelos docentes atualmente. Mas se pensarmos melhor, podemos ver que em pleno século XXI, todos os dias, a tecnologia aperfeiçoa-se mais e mais, portanto seria possível entrelaçarmos essas duas ideias e encontrarmos uma solução para a nossa questão? Quais os benefícios que os programas de computador podem agregar ao ensino de física? De acordo com essa vertente, é necessário destacar que os métodos de ensino podem variar, no entanto devemos utilizar técnicas inovadoras, que possam auxiliar na obtenção dessa aprendizagem. Muitos softwares podem ser citados, mas nesta pesquisa destacamos o PhET-Physics Educational Technology (2013), plataforma em Java que oferece mais de 90 milhões de simulações grátis, online ou não, pois a mesma possibilita você a trabalhar off-line, uma ótima ferramenta para chamar a atenção dos alunos, pois já utilizado em outras pesquisas como por exemplo (NOGUEIRA et al.) e com resultados positivos ao final. Proposta por David Paul Ausubel, especializado em psiquiatria e também professor na universidade de Colúmbia em Nova Iorque, através da qual afirma que é a partir de conteúdos que indivíduos já possuem na Estrutura Cognitiva, que a aprendizagem pode ocorrer. Estes conteúdos prévios deverão receber novos conteúdos que, por sua vez, poderão modificar e dar outras significações àquelas pré-existentes (YAMAZAKI, 2008). De acordo com a teoria de Ausubel, esta teoria acontece quando o aprendiz absorve uma informação e faz a mesma interagir com a sua estrutura cognitiva (ANDRADE et al, 2006). Ainda segundo essa mesma teoria para que esse processo aconteça, são necessários alguns requisitos básicos, um deles é que o novo conteúdo apresentado deve estar relacionado à estrutura cognitiva do aluno, focalizando a atitude do estudante. Assim, ele deve manifestar esforço e disposição para relacionar o mesmo com a sua estrutura cognitiva, afinal independente da metodologia, nada irá ter resultado qualitativo se o aprendiz não demonstrar interesse. Assim, Aprendizagem Significativa é um processo por meio do qual uma nova informação é relacionada a conhecimentos já absorvidos pelo aprendiz, conhecidos como subsunçores. Segundo a mesma teoria, Ausubel ainda afirma que a organização dos elementos no cérebro humano é hierarquizada, ou seja, conceitos específicos são ligados a conceitos mais gerais. Desta forma podemos dizer que a estrutura cognitiva é uma estrutura hierárquica de conceitos (YAMAZAKI, 2008), em que todas as novas informações obtidas ao longo de nossa vida são acopladas de maneira sistematizada havendo assim um aprendizado satisfatório. Mas como podemos identificar se uma aprendizagem pode ser dita significativa ou não? Para o mesmo, o Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação, 2013 2
  3. 3. DE VASCONCELOS, LIMA, CAMELO & DE ABREU (2013) aprendiz deve ser capaz de aplicar o conteúdo absorvido em situações diferentes de maneira clara e concisa, logo se isto não ocorrer, infere-se que a aprendizagem é estritamente mecânica. Diante desses questionamentos, este trabalho tem como objetivo verificar a visão do aluno sobre velocidade escalar média e velocidade escalar instantânea, despertando curiosidade e questionamentos a respeito do assunto para que ao final possamos analisar os conhecimentos obtidos a partir das simulações com respeito à compreensão dos conceitos de velocidades, um tipo de programa desenvolvido por americanos, denominado PhET, que oferece gratuitamente simulações de fenômenos físicos divertidas, interativas e baseadas em pesquisas, verificando assim a sua eficácia para melhorar a qualidade do ensino de física. MATERIAS E MÉTODOS Para a realização desta pesquisa foram trabalhadas duas escolas de ensino médio da rede pública estadual, a primeira localizada na cidade de Cruz-Ce, e a segunda na cidade de Acaraú-Ce, como mostra na figura 1. Figura1: Mapa do Ceará localizando os municípios onde aconteceu a pesquisa. Em ambas foram escolhidas turmas de 1° ano do turno da manhã, cada uma contendo 35 alunos. Na primeira escola citada, existem três professores que lecionam Física, mas apenas um deles é formado nessa disciplina. Na segunda, existem apenas dois, e ambos formados em matemática. Inicialmente foram acompanhadas algumas aulas, observando o modo de ensino dos professores, assim como a reação dos alunos quanto à matéria exposta. Na etapa seguinte da pesquisa foi aplicado aos alunos um questionário, contendo 5 (cinco) questões abrangendo conceitos já apresentados aos alunos anteriormente pelos professores. O questionário bem objetivo abordou cinco questões, onde na primeira pediu-se a opinião dos alunos a respeito das aulas de física, se gostavam ou não e o nível de dificuldade, na segunda indagou-se sobre o que eles entendiam por velocidade sem especificar nenhum tipo, na terceira questão foi solicitado que definissem Velocidade escalar média, na quarta da mesma maneira para a velocidade escalar Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação, 2013 3
  4. 4. DE VASCONCELOS, LIMA, CAMELO & DE ABREU (2013) instantânea, e na última pediu-se as unidades de medida no SI de cada grandeza, como a Velocidade, tempo e deslocamento. Em seguida foram sugeridos aos professores que questionassem os alunos com respeito aos conteúdos para tentar uma interação dos mesmos, logo após inserimos o programa PhET, Para ajudar os alunos a compreender conceitos visuais, essas simulações animam o que é invisível ao olho através do uso de gráficos e controles intuitivos, tais como clicar e arrastar a manipulação, controles deslizantes e botões de rádio. A fim de incentivar ainda mais a exploração quantitativa, as simulações também oferecem instrumentos de medição, incluindo réguas, cronômetros, voltímetros e termômetros. À medida que o usuário manipula essas ferramentas interativas, as respostas são imediatamente animadas, assim ilustrando efetivamente as relações de causa e efeito, bem como várias representações relacionadas (movimento dos objetos, gráficos, leitura de números, etc), durante a exposição de uma aula, onde tratava essencialmente os tópicos de velocidade escalar Média figura 2 e velocidade escalar Instantânea figura 3, com resoluções de questões. Ao final de todas as atividades foi aplicado um segundo questionário contendo as mesmas perguntas, com o intuito de comparar as respostas anteriores e posteriores às simulações, para verificarmos desta maneira a eficácia do programa. Figura 2: Simulação que ilustra o conceito de Velocidade escalar média. Fonte: http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/moving-man(Consultado em 01/08/2013) Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação, 2013 4
  5. 5. DE VASCONCELOS, LIMA, CAMELO & DE ABREU (2013) Figura 3: Simulação que ilustra o conceito de velocidade escalar instantânea. Fonte: http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/energy-skate-park-basics (Consultado em 01/08/2013). RESULTADOS E DISCUSSÃO As aulas de física no ensino médio limitam-se apenas ao uso do livro didático para explicar os fenômenos físicos e as fórmulas matemáticas, e isso faz com que essas aulas se prendam a fórmulas, gráficos, e equações induzindo o aluno à memorização e repetição, caracterizando a aprendizagem mecânica. Com a observação das aulas, inicialmente, nota-se que o professor tem dificuldades quanto a manter a atenção dos alunos no conteúdo trabalhado um dos grandes fatores essenciais para se alcançar uma aprendizagem significativa, de acordo com a teoria de Ausubel. Na entrevista com os professores ambos afirmaram que o desempenho dos alunos na prova aplicada sobre velocidade escalar média e instantânea, não obtiveram resultados satisfatórios. Com a aplicação do primeiro questionário, observando as respostas da questão um sobre a aula de física. Tanto na escola A como na escola B a grande maioria confessou que as aulas de física são complicadas, mas consideram interessantes e importantes para o cotidiano, outros afirmaram que para uma melhor compreensão seria necessário utilizar mais aulas práticas com exemplos. Como podemos observar na figura 4, em ambas escolas a maioria dos alunos respondeu corretamente a apenas uma questão, que corresponde a questão 2 sobre o conceito de velocidade, mostrando o conhecimento prévio dos estudantes: na escola A, os alunos usaram senso comum dando exemplos do dia-a-dia; já na escola B, os alunos não sabiam definir ao certo o que é velocidade e um dos poucos que responderam expressaram da seguinte forma: ( 1 ) “a velocidade é o estudo onde se calcula a distância e o tempo”.( Sujeito1 ). As questões 3 e 4 referentes à definição de velocidade média e instantânea apresentaram os seguintes resultados: na escola A, os alunos apresentaram uma visão desnorteada, como podemos ver no exemplo 2; já na escola B ,de todos os alunos apenas um respondeu corretamente. Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação, 2013 5
  6. 6. DE VASCONCELOS, LIMA, CAMELO & DE ABREU (2013) ( 2 )“velocidade média é mais rápida e velocidade instantânea é mais lenta” .( Sujeito 2 ). A questão 5 sobre as unidades de medida no SI das grandezas, espaço, tempo, velocidade apresentou em ambas as escolas o nível de acerto mínimo. Como podemos observar no gráfico abaixo houve uma diferença considerável entre os resultados das escolas. 20 18 16 14 12 10 ESCOLA A 8 ESCOLA B 6 4 2 0 0 ACERTOS 1 ACERTO 2 ACERTOS 3 ACERTOS Figura 4 : Comparativo dos resultados do questionário 1, antes da aplicação das simulações. Logo após a aula com aplicação das simulações, houve resoluções de algumas questões que abordavam o tema e verificamos que muitos alunos participaram ativamente, o que nos mostra o nível de interesse dos alunos. Em seguida, aplicamos o segundo questionário, que difere do primeiro apenas na questão 1, quanto à aula com simulações, tivemos o seguinte resultado: nas duas escolas, em muitas respostas os mesmos afirmavam ter gostado bastante pelo motivo do programa facilitar o entendimento do conteúdo e ainda sugeriram que o professor utilizasse o mesmo recurso nas próximas aulas. No entanto uma pequena minoria afirmou ter gostado também, mas não tornou a matéria fácil, o que nos leva a verificar a eficiência das simulações, porém não significa que elas sejam suficientes para o aprendizado. Segundo Barbeta e Yamamoto (2001), sem dúvida, a grande maioria dos estudantes já vem acostumada a lidar com a informática e a multimídia. O computador é uma ferramenta que já faz parte de seus cotidianos. Porém, há aqueles que sentem dificuldades ao lidar com os computadores e aqueles que não sentem nenhum atrativo pelas máquinas. Nas perguntas posteriores, para o conceito de velocidade média e instantânea foram obtidas respostas bem coerentes e homogêneas, completamente diferentes do primeiro questionário. Se observarmos a figura 5 verificamos que o nível de acertos em ambas escolas Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação, 2013 6
  7. 7. DE VASCONCELOS, LIMA, CAMELO & DE ABREU (2013) logo após a aplicação das simulações sofreu um aumento significativo nos resultados, o que nos mostra a influência positiva do PhET. Figura 5: Comparativo dos resultados do questionário 2, após a aplicação das simulações. CONCLUSÃO De acordo com os resultados analisados podemos afirmar que as simulações podem ser uma ferramenta de grande utilidade para o professor auxiliando o mesmo a manter a atenção dos alunos para a aula tornando-os participativos e questionadores. Verificamos que nem todos os alunos se mostraram estimulados com o programa o que nos indica que devemos estar cientes das diversas mentes presentes em sala de aula, evidenciando a singularidade dos alunos, pois cada um tem um nível diferente de aprendizado. Podemos concluir que o programa PhET física é bastante eficiente, para estimular os alunos e ainda auxiliar na formação de conceitos através da exemplificação, utilizando demonstrações simples e de fácil entendimento porém não suficiente para todos, mas em sua grande maioria . AGRADECIMENTOS Agradecemos ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará – Campus Acaraú por ter proporcionado a oportunidade de conclusão deste trabalho. Agradecemos as escolas que nos deram o prazer da aplicação do referente trabalho, aos alunos que aceitaram participar de nossa pesquisa, a professora Socorro Abreu que nos auxiliou durante a realização da pesquisa e ao nosso orientador Prof. Henrique Camelo que foi essencial para a conclusão desta pesquisa, a todos muitíssimo obrigada. Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação, 2013 7
  8. 8. DE VASCONCELOS, LIMA, CAMELO & DE ABREU (2013) REFERÊNCIAS 1. ANDRADE, Mariel; ANJOS, Lucídio F.C; CRUZ, Henry Pôncio; GOUVEIA, Thiago; MONTEIRO, Bruno de S.; TAVARES, Romero. Metodologia de desenvolvimento de objetos de aprendizagem com foco na aprendizagem significativa. In: XVII SIMPÓSIO BRASILEIRO DE INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO, Rio de Janeiro, SBIE, UNB/UCB,2006,P.388-397. 2. BARBETA, Vagner Bernal; YAMAMOTO, Issao. Simulações de Experiências como Ferramenta de Demonstração em aulas de Teoria de Física. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 23, n. 2, junho, 2001. 3. NOGUEIRA, Ana Lucia Figueiredo de Souza; PEDROSO, Luciano Soares; MARTINS, Maria Inês; KERLEY, Renato; MARCHEZINI, Ronaldo. Uso de simulações no ensino de física, análise das mudanças conceituais na quantidade de movimento. Universidade de São Paulo. Disponível em:http:// www. cienciamao. if.usp.br /dados/ snef/_ usode simulacoes computaci. trabalho. pdf. Ciência à mão, portal do ensino de ciências. Acesso em : 24/05/2013. 4. PhET-Physics Educational Technology. Disponível em: http: //phet. Colorado .edu/pt_ BR/ Acesso em: 19/05/2013. 5. TAVARES, Romero. Aprendizagem significativa e o ensino de ciências. Revista Brasileira de Ensino de Física, v.13, p.94-100, 2008. 6. YAMAZAKI, Sérgio Choiti. Material preparado para a disciplina de estágio supervisionado em ensino de física I – 2008. Disponível em :http://fisica.uems.br/profsergiochoitiyamazaki/2008/texto_1_referenciais_teoricos_ausu bel.pdf. Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul (UEMS).Acesso em: 25/05/2013. Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação, 2013 8

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