Monografia Daniel V28 D B

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM ENSINO E PRÁTICA DE FÍSICA

DANIEL BARROS DE FREITAS

FORMAÇÃO DE PROFESSOR DE FÍSICA DO ENSINO MÉDIO: MOTIVANDO
APRENDIZAGEM SIGNIFICAVA VIA USO DE LABORATÓRIO DE
EXPERIMENTAÇÃO E AMBIENTE VIRTUAL DE APRENDIZAGEM

FORTALEZA
2007

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DANIEL BARROS DE FREITAS

FORMAÇÃO DE PROFESSOR DE FÍSICA DO ENSINO MÉDIO: MOTIVANDO
APRENDIZAGEM SIGNIFICAVA VIA USO DE LABORATÓRIO DE
EXPERIMENTAÇÃO E AMBIENTE VIRTUAL DE APRENDIZAGEM

Monografia apresentada ao Departamento de
Física da Universidade Federal do Ceará, para
obtenção do grau de especialista em Ensino de
Física.

Orientador: Prof. Dr. Júlio Wilson Ribeiro

FORTALEZA - CE
2007

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Freitas, Daniel Barros

Formação de Professor de Física do Ensino Médio: Motivando
Aprendizagem Significava via uso de Laboratório de
Experimentação e Ambiente Virtual de Aprendizagem / Daniel
Barros de Freitas – Fortaleza, 2007.

107 páginas

Monografia (Pós-Graduação) – Universidade Federal do Ceará.
Departamento de Física.

1 Introdução. 2 Motivação. 3 Revisão Bibliográfica.
4 Desenvolvimento. 5 Metodologia. 6 Resultados e Discussão.
7 Protótipo do Ambiente Virtual de Aprendizagem. 8 Conclusão
e Sugetões. I Título.

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Esta monografia foi submetida à Coordenação do Curso de Especialização em
Ensino e Prática de Física, como parte dos requisitos necessários à obtenção do
título de Especialista em Ensino de Física, outorgado pela Universidade Federal do
Ceará – UFC e encontra-se à disposição dos interessados na Biblioteca da referida
Universidade.
Aprovada em ___/___/2007

Banca Examinadora:

______________________________________________
Professor Dr. Júlio Wilson Ribeiro - UFC
Orientador

______________________________________________
Professor Dr. Paulo de Tarso Cavalcante Freire - UFC
Co-orientador

______________________________________________
Professor Dr. Antonio Mauro Barbosa de Oliveira -
CEFET-CE

______________________________________________
Professor Dr. Hermínio Borges Neto - UFC

4

À Virgínia, minha amada
esposa, ao nosso filho Daniel
Filho e aos meus pais, Zélio e
Jocabede.

5

AGRADECIMENTOS

Ao professor Júlio Wilson, pela amizade, paciência e excelente orientação,
sem a que ficaria significativamente mais difícil a realização deste trabalho.

Aos meus pais, Zélio e Jocabede, pelos ensinamentos de toda a vida e todo
amor, carinho, companheirismo e força que me deram durante toda minha vida.

A minha esposa Virgínia e a meu filho Daniel Filho, pelo incentivo, pela
paciência e compreensão que tiveram durante o período de realização deste
trabalho. E por todas as vezes que não pude estar presente em programas
familiares, por conta do desenvolvimento deste trabalho.

A todos os professores, amigos e funcionários do curso de especialização em
ensino e prática de física, pelas contribuições e trocas de experiências que tivemos
durante o curso.

A todos que direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste
trabalho.

À inspiração do universo, pelo dom da vida e por me dar força para superar
todas as barreiras.

6

“Sonho que se sonha só é só um sonho que se
sonha só, mais sonho que se sonha junto é
realidade”.

Raul Seixas, 1974

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RESUMO

Argumenta-se, a partir da literatura e de uma intervenção pedagógica
na escola de ensino médio da rede pública da cidade de Fortaleza, ser
necessário se repensar o ensino de física, a partir de uma necessidade
de se trabalhar a valorização de conteúdos, repensando-se um
processo de ensino e aprendizagem, que favoreça o uso conjugado de
laboratório de práticas experimentais e a utilização de tecnologias
digitais. Tais procedimentos podem servir de caminho que questione o
papel e contribua para reformular estratégias e ações pedagógicas do
professor, na busca da construção de saberes de forma mais
significativa. Para desenvolvimento da pesquisa, fundamentou-se na
teoria de aprendizagem de Ausubel, mapas conceituais de Novak, LDB
e PCNs, técnicas de ensino de práticas experimentais, informática
educativa com ênfase na abordagem pedagógica do uso do computador
na escola. Para contextualizar a realidade da escola nos aspectos em
discussão, foi escolhido um grupo de quatro alunos-monitores, do
laboratório de práticas experimentais de física, do segundo ano do
nível médio. Nesta ação de interveniência pedagógica, numa primeira
investida, procedeu-se à realização de uma sondagem do nível de
conhecimentos sobre conteúdos do tema eletricidade, constatando-se
que os mesmos apresentavam deficiência de formação em
conhecimentos prévios de física, para poderem realizar uma prática
sobre circuitos de resistores elétricos. Em seguida, após uma reflexão,
promoveu-se uma formação continuada, para trabalhar a formação de
subsunçores, seguido da aplicação de um questionário para reavaliar o
impacto. Tais resultados foram analisados, partindo-se para se
reestruturar a metodologia de realização da prática de circuitos, de
modo a valorizar a aprendizagem significativa, organizaram-se os
procedimentos e conteúdos da prática, partindo-se de conceitos gerais
para os mais específicos e com adoção de mapas conceituais, visando
a indução de organizadores prévios. A segunda ação pedagógica,
caracterizada pelo projeto e construção do protótipo de um ambiente
virtual de aprendizagem, AVA, foi concebida em função da análise dos
progressos e dificuldades alcançados pelos alunos durante a prática
experimental, cuja maturação muito foi construída em função dos
relatos dos mesmos. O AVA possui um forte apelo de visualização
gráfica, onde interativamente se pode ter contato com diferentes
formas de comportamento de resposta de um circuito elétrico, quando
se variam parâmetros de entrada de dados: tensão da fonte, valor e
número de resistores, tipo de associação de circuitos de resistores.
Algumas situações de aprendizagem são sugeridas tanto para
atividades de experimentação como para o AVA, permitindo a
autonomia e discussão em grupo, favorecendo a aprendizagem
significativa e o construtivismo.

Palavras-chave: Ensino de física; Aprendizagem científica e
experimental; Circuitos de resistores elétricos,Teoria de Ausubel;
Ambiente virtual de aprendizagem; Computação simbólica.

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ABSTRACT
According the literature and an educational intervention in the brazilian
public high school the city of Fortaleza, it is be necessary to rethink the
teaching of physics. It is necessary to give more priority to contents.
His actions call the necessity to stronger links to promote the use of
combined laboratory of experimental practices and the use of digital
technologies. Such procedures may serve as a way to question the role
and helping to reshape strategies and actions of the teacher teaching in
pursuing the construction of knowledge in a more meaningful learning
strategy. The research is based according the theory of meaningful
learning of Ausubel, conceptual maps of Novak, LDB and PCNs, the
teaching techniques of experimental practices, computer education with
emphasis on pedagogical approach of the use of the computer at the
school. To contextualize the reality of the school in the present
scenario, it was chosen a group of four students, tutors, from the
laboratory of experimental practices of physics and at the second year
of the average level. On this action of interference teaching, a first
foray, proceeded to the realization of a survey of the level of knowledge
about the subject content electricity, noting that the same disabilities
had training in previous knowledge of physics, to conduct a practice on
electrical circuits of resistors. Then, after an analysis, it was promoted
a continuous training for working the formation of subsunçores,
followed then by the application of a questionnaire to measure the
impact. These results were analyzed, what points to restructure the
methodology of implementation of the practice of circuits, in order to
enhance the learning meaningful, one organizes the procedures and
contents of the practice, following from general concepts for the more
specific. It was also adopted conceptual maps, to the induction of
previous organizers. The second pedagogical action, characterized by
the design and construction of the prototype of a virtual environment for
learning, AVA, It has been designed according to the analysis of the
progress and difficulties achieved by the students, during the
experimental practice, where the maturing was built according the
students speeches. The AVA has a strong appeal for visualization,
where one can interactively have contact with different forms of
behavior of a response of the electrical circuit, when one varies data
input parameters as: voltage of the source, value and number of
resistors, type of association the circuit of resistors. Some of learning
situations were suggested for both learning activities: on the scientific
experimentation laboratory or in the AVA, allowing the autonomy and
group discussion, encouraging learning and the significant
constructivism.

Keywords: Physics teaching; Scientific and experimental learning;
Circuits of electrical resistors; Ausubel Theory; Learning virtual
environment; Symbolic computation.

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LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 - Mapa conceitual que apresenta a estrutura da monografia, nele
concebe-se uma visão preliminar do que se constituem as propostas de
cada capítulo da monografia. .........................................................................19
Figura 3.1 - Mapa conceitual dos conceitos básicos da teoria de Ausubel (MOREIRA
e BUCHWEITZ, 1993 apud MOREIRA, 1997) ............................................41
Figura 3.2 - Mapa conceitual sobre mapas conceituais (DUTRA, FAGUNDES,
JOHANN e PICCININI, 2006).........................................................................43
Figura 4.1 - Mapa Conceitual que representa a estrutura deste capítulo. ...................53
Figura 4.2 -Mapa Conceitual caracterizando circuitos elétricos, detalhando algumas
situações de aprendizagem relacionadas ao estudo de resistores
elétricos, enfocando aspectos fenomenológicos e efeitos que ocorrem na
vida cotidiana. ...................................................................................................54
Figura 4.3 - Circuito elétrico, composto por uma resistência, R, e uma fonte de
tensão representada por V, onde circula uma corrente elétrica, i............56
Figura 4.4 - Curva característica de um resistor elétrico ôhmico. .................................57
Figura 4.5 - Curva característica de um resistor elétrico não-ôhmico. .........................57
Figura 4.6 - Esquema representativo de uma associação de resistores em série. ....58
Figura 4.7 - Representa uma simplificação do circuito da figura 4.5 ............................59
Figura 4.8 - Esquema representativo de uma associação de resistores elétricos em
paralelo...............................................................................................................60
Figura 4.9 - Mapa Conceitual caracterizando associação de resistores elétricos em
série e paralelo, detalhando algumas situações de aprendizagem
relacionadas ao estudo citado, considerando-se o valor do potencial
elétrico da fonte constante e supondo que os fios do circuito condutores
ideais. .................................................................................................................61
Figura 5.1 - Mapa conceitual que descreve as etapas da pesquisa, estabelecendo a
ligação entre elas. ............................................................................................65
Figura 7.1 - Mapa conceitual descrevendo numa primeira abordagem, os recursos
pedagógicos do AVA. ......................................................................................80
Figura 7.2 - Amostragem destacando o trecho inicial do Notebook principal, do
protótipo do ambiente virtual de aprendizagem, concebido como
estratégia para motivação de aprendizagem significativa de circuitos de
resistores elétricos. ..........................................................................................83
Figura 7.3.a - Notebook que expressa a variação da diferença de potencial em
função da corrente, para se analisar graficamente algumas situações
físicas, decorrentes durante o primeiro estágio da prática laboratorial de
circuito de resistores elétricos. Os dados de entrada são fornecidos
pelos valores medidos de tensão da fonte e corrente de saída da fonte,
segundo a tabela 7.1. Os pontos experimentais estão ligados por
segmentos de retas..........................................................................................85

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Figura 7.3.b - Notebook que expressa a variação da diferença de potencial em
físicas, decorrentes durante segundo estágio da prática laboratorial de
circuito de resistores elétricos, onde se associa um segundo resistor a
fim de minimizar o aquecimento. Os dados de entrada são fornecidos
pelos valores medidos de tensão da fonte e corrente de saída da fonte,
segundo a tabela 7.2. Os pontos experimentais estão ligados por
segmentos de retas................................................................................86
Figura 7.3.c - Notebook que expressa a variação da diferença de potencial em
físicas, decorrentes durante os dois estágios de medidas da prática
laboratorial de circuito de resistores elétricos. Os dados de entrada são
fornecidos pelos valores medidos de tensão da fonte e corrente de saída
da fonte, segundo as tabelas 7.1 e 7.2. Os pontos experimentais estão
ligados por segmentos de retas. ............................................................87

Figura 7.4 - Notebook que trata da solução analítica e numérica de associação de
resistores elétricos para promoção de aprendizagem significativa..........89
Figura 7.5 - Notebook que aborda a visualização gráfica da variação da corrente em
função do número de resistores, na associação em paralelo, para
promoção de aprendizagem significativa. ....................................................90
função do número de resistores, na associação em paralelo, para
promoção de aprendizagem significativa. ....................................................91
função do número de resistores tanto na associação em paralelo ou
série, para promoção de aprendizagem significativa. ................................92
Figura A.III. 1 - Fonte de tensão elétrica variável (Contínua e Alternada) ..............106
Figura A.III. 2 - Multímetro Digital DT-830B.............................................................106
Figura A.III. 3 - Placa para associação de resistores elétricos Amorim...................107
Figura A.IV. 1 - Esquema representativo do circuito proposto para os alunos durante
as seções didáticas enfocando o tema ................................................108

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LISTA DE TABELAS

Tabela 5.1 Resultados experimentais obtidos da variação da corrente, i (mA), em
função da variação de tensão V(V), e arranjo de circuito elétrico adotado.
Os valores da corrente são medidos pelo aluno e o arranjo de resistores
é definido em função da prática. ............................................................69

Tabela 6.1 Levantamento do nível de conhecimento em um universo de quatro
alunos, da segunda série do ensino médio, expresso em percentagem,
destacando conceitos relevantes relacionados ao tema eletricidade, para
concepção de uma atividade laboratorial, enfocando o estudo de
circuitos elétricos....................................................................................71

Tabela 7.1 Resultados experimentais obtidos durante o primeiro estágio de medição
de valores experimentais numa sessão de prática de laboratório,
expressando a variação da corrente, i (mA), em função da variação de
tensão V(V), e arranjo de circuito elétrico adotado. Os valores da
corrente são medidos pelo aluno e o arranjo de resistores é definido em
função da prática. Houve um processo de aquecimento crítico quando o
valor de voltagem da fonte se aproximou de 12V. .................................84

Tabela 7.2 Resultados experimentais obtidos durante o segundo estágio de uma
sessão de prática de laboratório, expressando a variação da corrente, i
(mA), em função da variação de tensão V(V), e arranjo de circuito
elétrico adotado. Os valores da corrente são medidos pelo aluno e o
arranjo de resistores é definido em função da prática. Neste caso, não
houve aquecimento nos resistores.........................................................85

Tabela A.I.1: Relação de competências da área e especificas da física...................99

Tabela A.II.1: Levantamento do nível de conhecimento em um universo de quatro
alunos, da segunda série do ensino médio, expresso em percentagem,
destacando conceitos relevantes relacionados ao tema eletricidade, para
concepção de uma atividade laboratorial, enfocando o estudo de
circuitos elétricos..................................................................................104

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LISTA DE QUADROS

Quadro 5.1 Atividade de avaliação preliminar para avaliar os subsunçores dos
alunos relativos a conteúdos necessários à aprendizagem de
associação de resistores elétricos. ......................................................66

Quadro 5.2 Objetivos traçados para realização da atividade pedagógica de prática
experimental de associação de resistores elétricos em série e paralelo
.............................................................................................................67

Quadro 5.3 Material utilizado para realização da atividade pedagógica da prática
experimental de associação de resistores elétricos em série e paralelo.
.............................................................................................................67

Quadro 5.4 Descrição das etapas de medição e aquisição de dados experimentais
para realização da atividade pedagógica da prática experimental de
associação de resistores elétricos em série e paralelo. .......................68

Quadro 5.5 Atividade pedagógica de avaliação posterior à realização da atividade,
para avaliar os subsunçores dos alunos relativos aos novos conteúdos
adquiridos durante o experimento de associação de resistores elétricos.
.............................................................................................................69

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LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 4.1 Lei de Ohm.........................................................................................56

Equação 4.2 Relação entre as correntes do circuito em série ................................58

Equação 4.3 Relação entre as diferenças de potencial no circuito em série ..........59

Equação 4.4 Equação para determinação da resistência equivalente do circuito em
série ...................................................................................................59

Equação 4.5 Equação da resistência equivalente para uma associação de
resistores em série.............................................................................59

Equação 4.6 Relação entre as diferenças de potencial no circuito em paralelo .....60

Equação 4.7 Relação entre as correntes do circuito em paralelo ...........................60

Equação 4.8 Equação para determinação da resistência equivalente do circuito em
paralelo ..............................................................................................60

Equação 4.9 Equação da resistência equivalente para uma associação de
resistores em paralelo........................................................................61

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LISTA DE ANEXOS

Anexo I - Competências e habilidades na área de Ciências da Natureza, na
disciplina específica, Física. ...................................................................99

Anexo II - Questionário aplicado com os alunos para sondagem de subsunçores
presentes na estrutura cognitiva dos alunos........................................104

Anexo III - Fotos ilustrativas dos materiais utilizados para a realização da atividade
experimental........................................................................................107

Anexo IV - Problema proposto para os alunos durante as seções didáticas
exemplificando situações cotidianas ...................................................109

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SUMÁRIO
1. Introdução ..........................................................................................................16
2. Motivação...........................................................................................................21
2.1 Cenários da contribuição do computador no ensino ...................................22
2.2 Objetivos .....................................................................................................24
3. Revisão bibliográfica ..........................................................................................25
3.1 O computador no ensino.............................................................................25
3.1.1 Breve Histórico.....................................................................................25
3.1.2 Abordagens didático-pedagógicas.......................................................26
3.1.3 Classificação de softwares educacionais destacando a classificação de
Valente .............................................................................................................28
3.1.4 Características da qualidade do software educacional ........................30
3.2 O papel do laboratório de práticas experimentais no ensino de física ........31
3.2.1 Uma visão pedagógica de uso de laboratório de práticas experimentais
.............................................................................................................33
3.3 Teoria da aprendizagem de Ausubel ..........................................................38
3.3.1 Visão geral ...........................................................................................38
3.3.2 Tipos de aprendizagem .......................................................................39
3.3.3 Aquisição e organização de conceitos.................................................40
3.4 Mapas conceituais ......................................................................................42
3.5 A lei de diretrizes e bases da educação nacional e as transformações que
ela propõe para o ensino médio ............................................................................44
3.6 Os parâmetros curriculares nacionais.........................................................45
3.6.1 Quais os objetivos do novo ensino médio e a reforma curricular?.......45
3.6.2 Interdisciplinaridade e contextualização ..............................................50
3.6.3 Habilidades e competências em física propostas pelos PCNs ............51
4. Desenvolvimento................................................................................................53
4.1 Apresentação do conteúdo de circuitos elétricos e estratégias pedagógicas
de aprendizagem ...................................................................................................53
4.1.1 Resistores ............................................................................................56
4.1.2 Associação de resistores elétricos em circuitos...................................57
4.1.3 Associação de resistores elétricos em série ........................................58
4.1.4 Associação em paralelo.......................................................................59
5. Metodologia........................................................................................................63
5.1 Procedimentos metodológicos ....................................................................64
6. Resultados e discussão .....................................................................................71
7. Protótipo do ambiente virtual de aprendizagem: motivação para uma
aprendizagem significativa. .......................................................................................78
7.1 Descrição do AVA para estudo de circuitos de resistores elétricos ............79
8. Conclusões e Sugestões....................................................................................93
Bibliografia.................................................................................................................96
Anexos ......................................................................................................................99

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1. Introdução
A cada dia as competências dos professores vêm sendo mais exigidas, pois
continuamente fica mais difícil concorrer com os atrativos tecnológicos que surgem
no mercado.
Por conta disto, o cenário aponta que é quase impossível se manter como
profissional da educação, pensando naquela proposta pedagógica de aula
tradicional tipo giz e quadro, que há muito tempo vem se mostrando defasada da
nova realidade e apresentando resultados insatisfatórios. É comum escutar
professores destacando a falta de interesse dos alunos, no que diz respeito a tais
aulas. Mas será que isto não é uma forma de sinalizar que os mesmos não estão
satisfeitos com estas metodologias de ensino?
Uma alternativa para tentar minimizar este desestímulo com relação às aulas,
aqui em especial as de física, é o uso do laboratório didático de práticas
experimentais, doravante, laboratório didático (CARVALHO, 2004, GIL-PÉREZ e
CARVALHO, 2006, YAMAMOTO e BARBETA, 2001, GRANDINI e GRANDINI,
2004).
Não é de agora que se percebe a importância da experimentação para o estudo
da física, porém vale salientar que, no ensino da física, o laboratório didático não
pode solucionar todas as dificuldades de aprendizagem dos alunos. Na maioria das
vezes, quando se pretende trabalhar com o laboratório didático deve-se visualizar
uma variedade de barreiras que dificultam o processo de aprendizagem. Tais
aparecem, na maioria das vezes, pelo fato de caber ao estudante a compreensão da
natureza do problema, o procedimento experimental, a adoção da perspectiva
teórica relevante, o acompanhamento da leitura e assimilação das instruções do
experimento, entre outros. (HODSON 1990 apud LABURÚ 2003).
Nesta concepção, percebe-se que o problema da falta de motivação que a
maioria dos nossos alunos encontra no ensino da física não é proveniente
exclusivamente da aula tradicional.
Matthews (1995 apud SANTANA; TEIXEIRA 2005) destaca a grande evasão de
alunos e professores das salas de aula, bem como os elevados índices de
analfabetismo científico. Segundo o autor existe um mar de falta de significação,
repleto de fórmulas e equações que são recitadas por professores, sem a real
compreensão do que significam.

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Para Moreira (1983), este problema é decorrência de: falta de experimentos
realizados pelos alunos, salas superlotadas, conteúdos excessivamente longos e
descontextualizados, o reduzido número de aulas, professores que não dominam o
conteúdo ou não possuem métodos eficientes de ensino, o grande quantidade de
problemas (questões) sobre o conteúdo apresentado e a enorme quantidade de
fórmulas.
O cenário caracterizado destaca a inadequação do ensino de física no Brasil,
causada, segundo Moreira (1983), por um fator fundamental: “Não levar em conta,
especificamente, aquilo que o aluno já sabe. Ou seja, não considerar que o aluno é
um ser que aprende, usando para isso aquilo que já sabe e o que já tem em sua
mente”.
Com isto, percebe-se que não há uma receita mágica para fazer com que o
aluno tenha aprendizagem mais eficaz. Acredita-se que se deve procurar incorporar
mais apropriadamente as novas tecnologias da comunicação e informação na sala
de aula, para se poder dotar nos conteúdos trabalhados uma maior significação.
Mas como estabelecer condições de efetivar isto no Ceará e no Brasil? Será
que as políticas educacionais de nossas escolas e ações empreendidas por
governantes têm contribuído efetivamente para isto?
Os governantes medem seu grau de sintonia com a sociedade da informação
e comunicação baseando-se no número de escolas conectadas a internet e a
proporção de computadores por aluno (BRUNNER, 2004). Sendo que grande parte
delas não registram profissionais qualificados, e nem espaços adequados, para
desenvolver e até mesmo utilizar as novas tecnologias da comunicação e
informação. Com isto, a aula tradicional continua se tornando a tecnologia
predominante.
Por estes motivos o problema atual não consiste em encontrar determinada
informação, mas sim em como oferecê-la de maneira clara e ao mesmo tempo
ensinar a interpretá-la, classificá-la e usá-la. Diante da grande quantidade de
informação, vem sendo exigido cada vez mais que os estudantes tenham a
capacidade de filtrar as que lhe são passadas, além de sintetizá-las para uma
posterior aplicação destes conhecimentos.
O indivíduo que for capaz de examinar esses corpos de conhecimento e
determinar o que vale a pena saber, será altamente demandado no mercado de
trabalho. “Ainda mais requerida será a pessoa que possa sintetizar esses campos de

18

conhecimento que crescem exponencialmente, de maneira que a informação crucial
esteja disponível para o cidadão” (GARDNER apud BRUNNER, 2004).
Apesar das novas tecnologias contribuírem para as mudanças educacionais,
não se deve cometer o erro de imaginar que a mudança educacional será guiada
predominantemente pelas novas tecnologias da informação e da comunicação, por
mais abrangentes e recursivas que estas se tornem. A educação é muito mais que
seus suportes tecnológicos; encarna um princípio formativo, é uma tarefa social,
metodológica e cultural que, sejam quais forem as transformações que experimente,
continuará dependendo, antes de tudo, de seus componentes humanos, ideais e
valores. Por último, não cabe postular que a revolução educacional chegará a
nossas cidades independentemente do que façam seus agentes sociais. “Em
épocas de globalização, a ameaça não é ficarmos para trás, é ficarmos excluídos”
(BRUNNER, 2004).
A seguir, é apresentado um mapa conceitual, que apresenta a estrutura da
monografia, nele concebe-se uma visão preliminar do que se constituem as
propostas de cada capítulo da monografia.

19

Figura 1.1 - Mapa conceitual que apresenta a estrutura da monografia, nele
concebe-se uma visão preliminar do que se constituem as propostas de cada
capítulo da monografia.

No capítulo dois apresenta-se a motivação da pesquisa, destacando-se os
cenários da contribuição do computador no ensino e os objetivos da pesquisa.
No capítulo três, foi desenvolvida uma revisão bibliográfica, para
fundamentação teórica e metodológica. Neste aborda-se, no primeiro subitem, a
aprendizagem auxiliada por computador, onde se caracterizam o histórico do
computador como ferramenta de ensino, os tipos mais utilizados de abordagens
pedagógicas, a classificação dos softwares educacionais e suas características
referentes à qualidade. No subitem seguinte do mesmo capítulo, encontra-se a
teorização referente ao papel do papel do laboratório de práticas experimentais no
ensino de física, onde se destaca a visão pedagógica do uso do laboratório de
práticas experimentais. Logo após este, apresenta-se a teoria da aprendizagem
significativa de Ausubel, onde se expressa uma visão geral da citada teoria, dos
tipos de aprendizagem e da forma como acontecem a aquisição e organização dos
conceitos, incorporando-se a proposta do uso de mapas conceituais e seus impactos

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no processo de ensino e aprendizagem. Ainda neste capítulo, no subitem seguinte,
apresentam-se os aspectos relevantes da lei de diretrizes e bases da educação
nacional e as transformações que esta propõe para o ensino médio. E por último,
destacam-se pontos relevantes nos parâmetros curriculares nacionais, enfatizando
os seus objetivos e propostas de mudança curricular, seguido das habilidades e
competências propostas pelo mesmo.
No capítulo quatro abordam-se os conteúdos referentes ao estudo de circuitos
elétricos, além de apresentar propostas de estratégias pedagógicas de
aprendizagem. No conteúdo de circuitos, enfatiza-se o estudo de circuitos formados
por resistores elétricos, onde se destaca a associação em série e paralelo.
No capítulo cinco, apresenta-se a metodologia utilizada para a efetivação da
pesquisa. Discute uma proposta de aplicação de questionário para se identificar
conhecimentos prévios de alunos-monitores na temática eletricidade, para posterior
realização de uma formação continuada e a concepção de se realizar uma posterior
atividade experimental. Finalizando, reflete-se criticamente sobre visões expressas
pelos alunos, em função de um processo avaliativo e, a partir deste cenário, parte-se
para a concepção de uma proposta de desenvolvimento de um protótipo de um
ambiente virtual de aprendizagem, fundamentado na literatura discutida.
No capítulo seguinte, apresentam-se os resultados e discussões a partir da
prática laboratorial aplicada junto aos alunos e do questionário aplicado, onde se
destacam as narrativas dos alunos e os comentários a respeito das mesmas.
No capítulo sete, descreve-se o ambiente virtual de aprendizagem. Sem perda
de generalidade, apresentam-se exemplos de telas deste ambiente onde são
discutidas situações de aprendizagem, valorizando situações físicas referentes ao
comportamento do circuito de resistores elétricos.
No último capitulo, oitavo, apresenta-se as conclusões e sugestões das
atividades referentes a pesquisa.
Finaliza-se com a apresentação da bibliografia e anexos.
Reenfatizando, no capítulo seguinte apresenta-se a motivação onde destaca-se
os cenário do computador no ensino, a estrutura da escola onde foi desenvolvida a
pesquisa e os objetivos.

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2. Motivação
É comum se observar nos corredores das escolas, em salas de aulas e às
vezes até fora dos “muros”, comentários de alguns alunos a respeito do baixo
desempenho em algumas disciplinas. Disciplinas estas, que na grande maioria dos
casos são da área de ciências da natureza e mais precisamente a disciplina de
física.
Dentre os vários fatores que vêm contribuindo para o que foi citado
anteriormente, um outro que se pode adendar, e que muito contribui para dificultar
as sessões didáticas constitui na redução da carga horária de física, o que vem
acontecendo progressivamente nos últimos anos.
Ultimamente vem sendo comum a redução da carga horária de física nas
escolas e em especial na escola pública. Pessoalmente, também constitui parte de
minha vivência e reflexões a visão de tal realidade educacional, na função de
professor de escola pública, nos últimos onze anos, destacando a coordenação de
laboratório didático de física, para séries de ensino médio durante três anos,
concentrados em períodos alternados.
Genericamente, esta redução tem levado os professores a selecionarem
alguns conteúdos de física considerados importantes, para os mesmos, o que vem
transformando o curso de física no ensino médio numa espécie de novo ramo da
matemática.
Assim acaba se priorizando com muita ênfase a manipulação de fórmulas
matemáticas, sem uma abordagem e conexão mais significativa junto às leis e
conceitos físicos associados, além de às vezes se tornar um sinônimo apenas de
conteúdos da mecânica clássica, ou muitas vezes provocando distorções por serem
feitas abordagens extremamente superficiais em relação à fundamentação teórica
(PIRES, M. A.; VEIT, E. A. 2006).
Reenfatizando, infelizmente este é o retrato no que vem se transformando a
maioria das escolas da rede oficial de ensino, onde se observa uma tendência de
matematização da física. Com esta redução de carga horária que a disciplina de
física vem sofrendo no decorrer dos anos, esta ficando cada vez mais difícil fugir dos
exercícios de fixação e das outras formas de “ensinar” física “mecanicamente”.
Com o auxílio de recursos computacionais na educação, o tempo de aula
presencial poderia ser melhor planejado e utilizado para promover a aprendizagem
significativa de conceitos. Conseqüentemente contribuiria para mudar a idéia de que

22

a física é só um ramo da matemática, pois o tempo que se perderia com atividades
puramente mecânicas e matemáticas seria utilizado para a contextualização dos
conceitos a serem trabalhados pelos alunos de maneira mais prazerosa e
empolgante.
Pensando no que foi citado nos parágrafos anteriores é que foi pensado em
se trabalhar a física para além da matematização. Para isto, pretende-se aplicar as
novas tecnologias da comunicação e informação assim como as novas
metodologias, através do desenvolvimento de um ambiente virtual de aprendizagem,
doravante AVA, que tem como objetivo buscar ajudar os alunos a trabalharem
cooperativamente e superar as dificuldades de ensino e aprendizagem em
discussão.
Mesmo sabendo da grande carência tecnológica da maioria das escolas
públicas do Ceará e, de maneira geral, do Brasil acredita-se ser viável qualquer
tentativa de buscar fazer do ensino de física mais significativo e prazeroso para os
nossos alunos.

2.1 Cenários da contribuição do computador no ensino
Na sociedade moderna perceber-se uma popularização do computador seja
para armazenar dados, fazer operações matemáticas, entre outras funções.
Apesar desta popularização não é tão comum encontrar o mesmo sendo
utilizado de maneira mais fundamentada metodologicamente como uma ferramenta
para auxiliar e facilitar a aprendizagem. Este quadro vem sendo alterado
gradativamente nos últimos tempos com o uso de programas que vem se mostrando
como uma das formas mais recorrentes da utilização do computador nas atividades
didáticas (SABBATINI, 1983; VALENTE 1999 apud YAMAMOTO; BARBETA 2001).
Estes programas vêm despontando como uma grande oportunidade para a
popularização do computador como ferramenta de ensino pelo fato de se poder, por
exemplo, realizar experimentos virtuais, que muitas vezes seriam inviáveis de serem
desenvolvidos em laboratórios didáticos, além de ser viável mesclar a visualização
do experimento com gráficos e tabelas geradas na própria simulação.
Apesar da praticidade e interatividade que as simulações apresentam, vale a
pena lembrar que nenhum programa pode, por si só, funcionar como estímulo à
aprendizagem, destaca-se então que a formação do professor e gestores para uso
do computador na escola é fundamental (VALENTE, 1997, CARMO FILHO et al.,
2006). Porém se o uso do computador como ferramenta pedagógica for integrado ao

23

currículo de forma a respeitar as características sócio-culturais de cada região
pode-se conseguir resultados bastante significativos.
Observando estes fatores, acredita-se que a utilização do computador em
sala de aula possa contribuir para que o aluno fique mais motivado para estudar e
aprender física num cenário mais recursivo, telecolaborativo e personalizadamente,
aprendendo assim de forma mais significativa.
Sem perda de generalidade, as ações desenvolvidas na presente monografia
estarão focadas para se trabalhar atividades de aulas para a disciplina de física, do
terceiro ano do ensino médio, no Liceu do Conjunto Ceará, localizado na periferia da
cidade de Fortaleza, que conta com um público de cerca de 1.700 alunos
matriculados nos três turnos.
É composta de um Núcleo Gestor (Diretora, Coordenadora Pedagógica,
Coordenador de Gestão e Secretária), Professores Coordenadores de Área (5 ao
todo) e Professores Coordenadores de Laboratório (3 professores, com metade do
tempo de lotação em laboratório e metade em sala de aula, sendo um destes
professores o autor deste trabalho). É complementada também com Organismos
Colegiados (Conselho Escolar e Grêmio). Referência de escola modelo da região,
modalidade de Ensino Médio.
Quanto aos professores, apresenta em 2007 um quadro de 53 professores de
nível superior, todos com habilitação na área de ensino. A escola conta com os
principais documentos exigidos para um bom funcionamento que são: GIDE (Gestão
Integrada da Escola) e Regimento Escolar.
Quanto ao espaço físico, conta com um total de 12 salas de aulas, 02 salas de
núcleo gestor, 01 sala de informática1, 01 biblioteca com sala de leitura, 01 sala de
professores, 03 laboratórios de ciências (física, química e biologia), 01 secretaria, 01
pátio coberto, 01 pátio descoberto, 01 auditório, 01 cantina, 06 banheiros.
Equipamentos auxiliares: 03 videocassetes, 03 televisores, 02 retro projetores,
01 máquina copiadora, 45 ventiladores em sala de aula, 02 aparelhos de som, 13
microcomputadores2 , inoperantes e 03 impressoras.
A seguir são apresentados os objetivos da presente pesquisa.

1
A sala de informática encontra-se inoperante por conta do sucateamento das máquinas. No final de junho de
2007 chegaram à escola 12 computadores novos e estão esperando para serem instalados.
2
Dos 13 computadores dois deles estão na secretaria e estão funcionando.

24

2.2 Objetivos
Objetivo Geral

Desenvolver metodologias e ferramentas que contribuam para mudanças da
visão pedagógica, focando a formação de professor de física do ensino médio,
valorizando os conteúdos e a criação de atividades de aprendizagem significava, via
uso de laboratório de experimentação e ambiente virtual de aprendizagem.

Objetivos Específicos

- Construir uma fundamentação teórica de forma a atender a proposta do objetivo
geral.
- Promover intervenções pedagógicas, no laboratório de práticas experimentais de
física, para avaliar e refletir sobre a formação de alunos monitores, concernente a
conteúdos de eletricidade, necessários à realização de práticas de circuitos de
resistores elétricos.
- Conceber propostas metodológicas que auxiliem este processo de superação de
dificuldades de aprendizagem nos processos de ensino e aprendizagem de física.
- Redimensionar, aplicar e avaliar uma nova proposta metodológica de uma prática
de circuitos de resistores elétricos, em função dos objetivos específicos anteriores e
das limitações de formação dos alunos em subsunçores ligados à prática de
circuitos elétricos.
- Em função dos resultados alcançados dos objetivos específicos anteriores,
procede a estudos para efetivar o projeto e construção de um algoritmo, utilizando
programação simbólica, para implementação de um AVA que contribua para
promover a motivação e aprendizagem significativa.
No capítulo seguinte, apresenta-se a revisão bibliográfica necessária para
fundamentação teórica e metodológica. Neste aborda-se, a aprendizagem auxiliada
por computador, a teorização referente ao papel do papel do laboratório de práticas
experimentais no ensino de física, a teoria da aprendizagem significativa de Ausubel,
mapas conceituais, os aspectos relevantes da lei de diretrizes e bases da educação
nacional e as transformações que esta propõe para o ensino médio e pontos
relevantes nos parâmetros curriculares nacionais e suas propostas de mudança
curricular.

25

3. Revisão bibliográfica
3.1 O computador no ensino
3.1.1 Breve Histórico
A aprendizagem auxiliada por computador tem como passo inicial a máquina
de corrigir questões de múltipla escolha criada por Sidney Pressey por volta de 1924
(CARMO FILHO, 2006). Segundo Pressey o comportamento do aluno sofria
alterações consideráveis quando o resultado dos testes de avaliação dos alunos era
fornecido de maneira imediata, o que sinalizava mudanças favoráveis no processo
educativo (MAGALHÃES; CARPINTEIRO, 2004; VALENTE 1998 apud CARMO
FILHO, 2006).
A partir daí o computador começou a ser usado como uma máquina de
ensinar. No início de 1950 a idéia de Pressey foi aperfeiçoada por Skinner que
propôs uma máquina de ensinar baseada na instrução programada (VALENTE,
1997). A tarefa consistia em dividir os conteúdos a serem trabalhados em módulos
seqüenciais e no final de cada módulo o aluno deveria responder questões,
preenchendo espaços em branco ou escolhendo a resposta correta dentre outros
itens. Caso o aluno apresentasse como resposta o que se julgava como correta, o
mesmo passaria para o módulo seguinte, mas se a resposta fosse errada, dar-se-ia
a resposta certa e pediria para o aluno rever os módulos anteriores ou ver outros
módulos com o objetivo de remediar o processo de ensino (VALENTE, 1998a). Esta
forma de ensinar através de módulos era apresentada na forma impressa e foi muito
utilizada do final dos anos 50 a início dos anos 60, contudo a idéia não se tornou
popular, pois o mesmo não possuía nenhuma padronização, o que dificultava a sua
disseminação (VALENTE, 1998 a).
Com o aparecimento do computador percebeu-se que os módulos do material
instrucional poderiam ser apresentados por essa máquina e a partir do início dos
anos 60 vários programas foram implementados. Nascia a instrução auxiliada por
computador (CAI – Computer Aided Instrucion) (VALENTE, 1998a).
A partir daí, várias empresas3 passaram a investir no desenvolvimento da CAI
para a comercialização, porém existia um grande problema, que era o custo dos
computadores. Como os mesmos eram muito caros, somente as universidades
tinham condições de desenvolver estes recursos educacionais (VALENTE, 1998a).

3
Empresas como IBM, RCA e Digital investiram no desenvolvimento da CAI.

26

Com o aparecimento dos microcomputadores4 a CAI começou a ser
disseminada fora das universidades. Devido a diminuição do tamanho e custos, os
microcomputadores ficaram mais acessíveis e, com isso, puderam ser adquiridos
por escolas e residências, o que permitiu que aumentasse a produção de softwares
educativos e uma diversificação dos tipos de CAI (CARMO FILHO, 2006). Esta
ampliação passou a ter maior representatividade nos anos 90 com a expansão da
internet, fazendo com que novos aplicativos fossem desenvolvidos e disponibilizados
na web (CAMPOS; CAMPOS, 2001; FERRAZ et al.,1999 apud CARMO FILHO,
2006, p.34). Este cenário proporcionou o aparecimento da terceira geração da
educação a distância, EAD, sendo a primeira por correspondência e a segunda por
emissões de rádio e televisão (ARAUJO, 2000 ; SIQUEIRA, 2003 apud CARMO
FILHO 2006).
Esta nova geração da EAD é considerada uma solução aberta e flexível para
superar as novas necessidades dos aprendentes. Desta forma, o uso do computador
na educação aponta para uma nova direção, que é o uso desta tecnologia não como
“máquina de ensinar", mas, como uma nova mídia educacional, onde o computador
passa a desempenhar o papel de uma ferramenta educacional, de aperfeiçoamento
e de potencial melhora no processo de ensino (YAMAMOTO et al., 2001).

3.1.2 Abordagens didático-pedagógicas
Quando se fala em aprendizagem auxiliada por computador as abordagens
pedagógicas são bastante variadas, porém oscilam entre dois paradigmas que são a
instrucionista e a construcionista. As duas são caracterizadas pelos mesmos
componentes que são o computador, o software e o aluno. O que diferencia um
paradigma do outro é a forma como estes componentes se relacionam. Na
abordagem instrucionista o computador instrui o aluno através do software é na
abordagem construcionista o aluno é quem instrui o computador através do
software e constrói seu conhecimento (VALENTE, 1998a).
A abordagem instrucionista é fundamentada na teoria behaviorista de Skinner
(1972), cujo modelo baseava-se nos princípios psicológicos estabelecidos a partir do
exame experimental do comportamento no campo do programa do reforço ou
condicionamento operante. Skinner propôs um método de aprendizagem por ensino
programado usando máquinas de ensinar, no qual o ensino é caracterizado como

4
No início dos anos 80 (CARMO FILHO, 2006).

27

um programa de recompensas oportunamente administradas. Com o objetivo de
modelar a conduta do aluno, a ele são proporcionados estímulos. Se o aluno acerta
as respostas, recebe reforços positivos (YAMAMOTO et al., 2001). Pelo que se pode
perceber e o que foi escrito anteriormente, nota-se que esta abordagem consiste na
informatização dos métodos tradicionais de ensino (VALENTE 1998a).

... as principais características dos softwares educacionais que representam
a abordagem instrucionista são: definição de objetivos educacionais
mensuráveis, definição da estratégia de ensino, avaliação objetiva,
informação aos alunos sobre suas notas e reforço para as respostas
corretas.(CAMPOS;CAMPOS, 2001 apud CARMO FILHO 2006)
Reenfatizando, na abordagem construcionista o aprendente constrói seu
próprio conhecimento, usando o computador como uma ferramenta, que deve ser
instruída pelo aluno a partir do software. Neste tipo de abordagem, o software é uma
linguagem de programação ou um aplicativo, o que permite ao aprendiz representar
suas idéias (VALENTE 1998b).
Apesar da aparente igualdade entre o construcionismo e construtivismo de
Piaget, para Papert (1986 apud CARMO FILHO) existe diferenças entre as duas. No
construcionismo, o aluno constrói algo do seu interesse, e por isso torna-se bastante
motivado, resultando numa aprendizagem com um envolvimento afetivo e por
conseqüência mais significativa. No construtivismo, o conhecimento adquirido é uma
construção que resulta desde a infância até a fase adulta, através de interações com
os objetos que procura conhecer.
Já para Valente (1998b) a diferença primordial entre os dois é a presença do
computador, i.e., o aprendiz constrói o conhecimento através do computador que é
utilizado como uma ferramenta na aprendizagem do aluno. O computador dentro
desta abordagem não é um fim, mas um meio no processo de ensino-aprendizagem,
já que o mesmo é uma máquina a ser ensinada.

... as características dos softwares educacionais voltados para essa
abordagem são: definição de macro objetivos e de contextos para incentivar
a construção do conhecimento e a participação do aluno no processo de
aprendizagem; avaliação qualitativa; escolha de caminhos de navegação
por parte do aluno e liberdade na busca da informação (não-linearidade);
apresentação de problemas reais, interessantes e relevantes para que os
alunos possam testar diversas soluções; e colaboração, diálogo e
negociação no trabalho em grupo.(CAMPOS;CAMPOS, 2001 apud CARMO
FILHO 2006)
Pelo que foi citado anteriormente, percebe-se que na abordagem
construcionista o aprendente possui liberdade para escolher seus próprios caminhos
de navegação, tendo assim uma maior responsabilidade no gerenciamento de suas
ações. Já dentro deste processo ensino-aprendizagem, cabe ao professor o papel

28

de mediador, orientador e/ou facilitador. Percebe-se que a ênfase deste tipo de
abordagem está na autonomia do aluno, que pode navegar através do software,
tendo liberdade para buscar caminhos além do domínio pré-definido do
conhecimento a ser adquirido (CAMPOS; CAMPOS, 2001 apud CARMO FILHO).
O papel da escolha de metodologias de ensino e mediação pedagógica
constituem importante pilar para a definição de estratégias pedagógicas, fazendo
pontes entre as metodologias e tecnologias digitais (BARROS, 2007).

3.1.3 Classificação de softwares educacionais destacando a
classificação de Valente
Com relação a softwares educacionais utilizados no processo de
ensino-aprendizagem, observam-se na literatura várias classificações (CARMO
FILHO, 2006).
Como exemplo, cita-se Taylor (1980 apud CARMO FILHO, 2006) que
classifica os softwares em tutor, tutorando e ferramenta. O tutor representa os
softwares que instruem o aluno, com isso percebe-se que este tipo de software
educacional representa a linha instrucionista. Já os dos tipos tutorando e ferramenta
representam a abordagem construcionista, sendo que o tutorando é um programa
pelo qual o aprendente instrui o computador e o ferramenta é um software com o
qual o aluno manipula informações.
Por sua vez Valente (1998a) classifica os softwares segundo as duas
abordagens5. Com relação à abordagem instrucionista, ou seja, programas que
apresentam uma versão computadorizada dos meios tradicionais onde o
computador e tido como uma máquina de ensinar, os mais comuns.
Segundo Carmo Filho (2006) as classes representativas são:

• Tutoriais: neste o material didático é apresentado a partir de diversos
recursos multimídia como: animação, som e recursos para facilitar a
administração das seções didáticas. Apresentando assim uma versão
informatizada da didática já empregada em sala de aula tradicional, sendo
bastante utilizados pelo fato de introduzirem o computador no ensino sem
provocar mudanças consideráveis.

• Exercício-e-prática: apresenta exercícios elaborados através de instrução
programada, exigindo a resposta do aluno e fornecendo respostas imediatas.

5
Instrucionista e construcionista.

29

São utilizados principalmente para a revisão de conteúdos vistos em sala de
aula, principalmente os que envolvem memorização e repetição.

• Jogos: Nesta categoria os conteúdos pedagógicos são apresentados na
forma de jogos, tornando-se uma maneira mais divertida de aprender, o que
motiva e estimula o aluno. Porém a pedagogia por trás desta abordagem é a
de exploração auto-dirigida ao invés da instrução explícita e direta.

• Simulação: Este tipo de software possibilita a criação de modelos dinâmicos
e simplificados do mundo real, permitindo a exploração de situações fictícias
ou arriscadas, e de experimentos complicados, caros ou que levam muito
tempo para se processarem. A simulação oferece, portanto, a possibilidade
do aluno desenvolver hipóteses, testá-las, analisar resultados e refinar os
conceitos. No entanto apresentam paradigmas prontos a serem “aprendidos”
pelos alunos.

Por outro lado, o computador pode ser usado como ferramenta educacional.
Desta forma, ainda segundo Valente (1998a)

... o computador não é mais o instrumento que ensina o aprendiz, mas a
ferramenta com a qual o aluno desenvolve algo, e, portanto, o aprendizado
ocorre pelo fato de estar executando uma tarefa por intermédio do
computador. Estas tarefas podem ser as elaborações de textos, usando os
processadores de texto; pesquisa de banco de dados já existentes ou
criação de um novo banco de dados; resolução de problemas de diversos
domínios do conhecimento e representação desta resolução segundo uma
linguagem de programação; controle de processos em tempo real, como
objetos que se movem no espaço ou experimentos de um laboratório de
física ou química; produção de música; comunicação e uso de rede de
computadores; e controle administrativo da classe e dos alunos.
Com isso citam-se, segundo Carmo Filho (2006), como exemplos:

• Aplicativos: São softwares que manipulam informação, como exemplos
podem ser citados programas de processamento de texto, planilhas, sistemas
de banco de dados, construção e transformação de gráficos, sistemas de
autoria e calculadores numéricos.

• Resolução de problemas: estes softwares propiciam um ambiente de
aprendizado baseado na resolução de problemas, onde o aprendiz tem que
expressar a solução através uma linguagem de programação. Porém deve-se
notar que o objetivo não é ensinar programação de computadores, e sim
representar a solução de um problema segundo uma linguagem
computacional.

30

• Controle de Processo: Estes programas permitem ao aprendiz entender
processos e controlá-los. Como exemplo, cita-se a construção de um veículo,
na qual o aprendiz tem a oportunidade de manusear dispositivos que alteram
a direção, engrenagens, eixos e opera com conceitos de velocidade, atrito e
deslocamento.

• Comunicação: Estes softwares têm como função transmitirem dados através
de uma rede de computadores. Como exemplo cita-se os programas de
correio eletrônico, mensagens instantâneas, bate-papo etc. Também se inclui
nesta categoria os softwares que complementam certas funções dos nossos
cinco sentidos, facilitando o acesso ou o fornecimento da informação. Isto é
especialmente interessante quando o computador é usado por indivíduos
portadores de deficiência física.

Pelo que foi mostrado anteriormente, não há uma classificação padrão para
softwares educacionais e, além disso, estas classificações na maioria das vezes
apontam para direções bem distintas.

3.1.4 Características da qualidade do software educacional
Segundo Campos e Campos (2001 apud CARMO FILHO 2006, P.38)
algumas características devem ser consideradas no desenvolvimento de softwares
educacionais, são elas:

Características Pedagógicas: Referem-se à conveniência e á viabilidade
de utilização do software em situações educacionais, isto é, o software deve
permitir a identificação do ambiente educacional e do modelo de
aprendizagem que ele privilegia, ser adequado e pertinente a um dado
contexto educacional ou disciplina específica e possuir aspectos didáticos,
tais como conteúdos claros, corretos e recursos motivacionais.
Facilidade de Uso: O software deve ser fácil de se aprender a usar e as
informações importantes para o seu uso devem ser fáceis de se memorizar.
Além disso, ele deve manter o processamento corretamente a despeito de
ações inesperadas (robustez).
Interface Amigável: O software deve possuir meios e recursos que
facilitem a sua interação com o usuário. A concepção da interface deve ser
conservada idêntica em contextos idênticos e diferente em contextos
distintos, devendo haver adequação entre as informações apresentadas ou
solicitadas. Além disso, também é importante a existência de mecanismos
que permitam evitar ou reduzir a ocorrência de erros, e que favoreçam a
sua correção quando eles ocorrerem.
Adaptabilidade: O software deve ser capaz de se adaptar às necessidades
e preferências do usuário e ao ambiente educacional selecionado. Assim, a
sua interface deverá ser facilmente personalizada para o uso por diferentes
usuários e o software deve ser adequado ao modelo e aos objetivos
educacionais pretendidos.

31

Documentação: A documentação para instalação e uso do software deve
estar completa, consistente, legível e organizada. Deve haver também uma
ajuda on-line disponível.
Portabilidade: O software deve ser capaz de adequar-se aos
equipamentos do laboratório de informática, isto é, as tecnologias utilizadas
pelo software devem ser compatíveis com as facilidades disponíveis no
mercado e na instituição de ensino.
Pelo que foi exposto anteriormente, pode-se perceber que uma característica
fundamental de um software que será usado na aprendizagem auxiliada por
computador é o seu critério didático-pedagógico. Segundo estas características, as
abordagens podem ser instrucionista ou construcionista (VALENTE 1997).
O programa desenvolvido tem como critério didático-pedagógico uma
abordagem construcionista, pois se pretende que através dele se possa interagir
com o mesmo escolhendo seus caminhos de navegação bem como alterar valores e
testar diversas soluções e com isto, construir seu próprio conhecimento de maneira
autônoma e com liberdade para escolher seus caminhos de navegação.
Mesmo não havendo uma classificação padrão de softwares educacionais, o
ambiente desenvolvido será do tipo resolução de problemas, segundo a
classificação de Valente (1998a), pois, através do ambiente proposto, se apresenta
condições de representar a solução de um problema através de uma linguagem de
programação. Lembrando que isto não quer dizer que o ambiente terá como função
propiciar condições para que se aprenda uma linguagem de programação, mas sim,
que utilize o ambiente como uma ferramenta para auxiliar na aprendizagem.

3.2 O papel do laboratório de práticas experimentais no ensino de
física
Nas ultimas décadas, as escolas vêm sendo criticadas por sua baixa eficácia
na qualidade de ensino, por sua incapacidade de preparar o estudante para
ingressar no mercado de trabalho e por não conseguir formar cidadãos capazes de
tomar decisões, interpretar situações cotidianas que envolvam a compreensão de
informações relacionadas a temas científicos mesmo elementares, como
apresentados, por exemplo em jornais de grande circulação ou telenoticiários e
ainda, avaliar possibilidades de maneira critica e independente (BORGES, 2002).
Várias são as causas que se pode apontar para este quadro de incapacidade.
Dentre elas exemplifica-se a não valorização dos espaços educacionais, a
desvalorização da profissão de professor e a falta de programas para o
desenvolvimento e aperfeiçoamento dos mesmos. Na tentativa de modificar este

32

quadro em que se encontra a escola, vêm sendo propostas novas formas de
organização do currículo e de metodologias de ensino, a fim de superar estas
dificuldades. Como é o caso dos PCNs e PCNs+ (PCNs, 1999; PCNs+, 2002), que
trazem propostas de como se deve organizar o currículo, procurando minimizar a
compartimentalização das disciplinas, além de propor situações contextualizadas
para o estudo das mesmas. Estas transformações procuram estabelecer mudanças
que acarretam em modificações nos conteúdos propostos e nas técnicas a serem
utilizadas.
Desta forma, percebe-se que estas mudanças espelham como principais
metas viabilizar caminhos, de forma que o aluno, no caso das ciências, adquira mais
eficazmente conhecimento cientifico, aprenda a trabalhar com métodos e processos
da ciência e especialmente adquira um posicionamento crítico para poder
estabelecer relações entre ciência, tecnologia e sociedade. Com isto, pretende-se
que o mesmo adquira familiaridade com os principais produtos da ciência, saiba
como acontece a produção destes conhecimentos e como isto interfere no seu
mundo cotidiano. Isto pode ser facilmente observado nos PCNs (1999), que
acreditam que o ensino de ciências deve proporcionar ao educando “compreender
as ciências como construção humana, entendendo como ela se desenvolve por
acumulação, continuidade ou ruptura de paradigmas, relacionando o
desenvolvimento científico com a transformação da sociedade”.
Uma forma de buscar desenvolver nos estudantes estas competências é o
uso do laboratório didático. É unânime entre os professores que para isto ocorra é
fundamental que aulas práticas sejam inseridas no currículo (ALVES FILHO, 2000).
Porém, percebe-se que na maioria das escolas que possuem o laboratório, estes
são pouco ou quase nunca utilizados. Dentre as várias razões que podem ser
levantadas para se justificar este fato, podemos citar segundo Borges (2002), a falta
de formação do professor, escassez de recursos para reposição de componentes e
materiais laboratoriais, falta de tempo para o professor planejar suas atividades
como parte do programa de ensino e até mesmo laboratórios continuamente
fechados e sem manutenção. Vale ressaltar que alguns professores até se dispõem
a propor aulas praticas, mas a maioria acaba desistindo por não conseguir
resultados satisfatórios.
Vale ressaltar que é um equívoco, segundo Borges, confundir a atividade
prática com a necessidade de um ambiente com equipamentos especiais para a
realização de atividades experimentais. No subitem que se segue, se falará do

33

laboratório didático e seu papel no ensino de ciências e, especificamente, no ensino
de física.

3.2.1 Uma visão pedagógica de uso de laboratório de práticas
experimentais

Há mais de meio século existe a preocupação em se estabelecer metas para
uma melhor condução de práticas no laboratório didático. A partir da década de
setenta, vêm sendo trabalhadas propostas de mudanças nos currículos, a fim de
adequar o crescente avanço das concepções alternativas dos vários tópicos de
conhecimento da física, de modo a motivar e facilitar a aprendizagem dos alunos,
quando da execução de práticas experimentais de física. Assim estas mudanças
tentam principalmente deixar claros os objetivos do laboratório didático de física,
conceber novas metodologias para a realização de práticas experimentais, de modo
a estabelecer novas relações entre a valorização dos conteúdos teóricos e os
passos associados á realização de uma prática.
Porém ainda permanece crítica a visão pedagógica de determinados
professores, para quem os objetivos e estratégias de condução de uma prática não
estão claros, o que acaba ocasionando a mesma visão junto aos estudantes. Por
conta disso, muitos destes docentes continuam achando que o papel da atividade
experimental é simplesmente verificar e comprovar leis científicas (BORGES, 2002).
Em contra partida, pode-se dizer que o bom aproveitamento da atividade
experimental deve perpassar pela preparação adequada da mesma. Preparação
esta que, por exemplo, deve ser planejada e focada na observação de teorias e leis
e não em procedimentos “mecanizados” que compõem uma seqüência de atividades
de realização de uma prática. Assim o aluno acaba seguindo uma espécie de
“receita de bolo” e obtém resultados de forma induzida, sem refletir
progressivamente na construção de relações de associação entre o que está a
observar, no desenrolar de uma prática, e conseguir promover uma associação junto
à fundamentação teórica requerida, passo essencial para promover mudanças
conceituais nas suas concepções prévias.
Ainda nesta direção, o que geralmente vemos na realização de uma atividade
experimental são alunos e professores preocupados principalmente com os
resultados (dados) a serem medidos em detrimento ao estudo do fenômeno. Não
pretendemos com isso negar a importância dos dados a serem medidos em algumas

34

atividades experimentais. Com isso, destaca-se que a aquisição de dados não deve
prevalecer sobre o estudo e interpretação dos fenômenos. Uma vez que, por conta
disto, o aluno, por achar que seus resultados não estejam corretos, passem a
manipular os dados em vez de procurar as possíveis causas do ‘erro’ encontrado.
Muitas vezes os próprios professores são vitimas deste fato. O que leva os mesmos
a não realizarem uma determinada experiência, pelo fato da mesma não apresentar
os resultados esperados. (BORGES, 2002)
Dentro do que foi exposto, acredita-se que uma forma de tentar superar estas
barreiras citadas para a realização de uma atividade experimental, seja através da
sua inclusão no currículo. Inclusão esta que deve acontecer de forma planejada e
com objetivos claros. Objetivos estes, que devem deixar clara a participação efetiva
dos alunos na coleta e principalmente na analise de resultados, para que de posse
destes resultados os estudantes possam testar suas próprias teorias.
Para que isto ocorra, se faz necessário se estabelecer como os alunos
discussões anteriores à prática, relativo aos conteúdos teóricos associados aos
fenômenos a serem trabalhados no laboratório, caracterizando-se como atividade
pré-experimental (BORGES, 2002). Desta forma, o aprendente terá momentos em
que ele possa refletir sobre tais conhecimentos antes da realização da atividade
prática e compartilhar o processo de construção do conhecimento com seus
colegas.
Neste processo o professor, a cada momento da realização da atividade, vai
interagindo através de um processo dialógico amplo com o intuito de tirar as dúvidas
dos alunos e preencher lacunas referentes ao conteúdo. Desta forma fazendo com
que “termos como velocidade, aceleração, força, pressão, temperatura, etc, e suas
relações, em conjunto com variado número de habilidades e destrezas necessárias
para suas determinações, façam sentido no contexto experimental” (ARRUDA et al,
2001). Desenvolvendo assim competências e habilidades necessárias a realização
da atividade experimental, de modo à “adaptar” o conteúdo à atividade experimental
para que o aluno possa aprender de forma significativa os conceitos a serem
estudados.

35

Tais atividades podem ser desenvolvidas com um nível maior de abstração,
funcionando assim como um organizador prévio6 (MOREIRA, 1997). O papel do
organizador prévio, bem como as idéias de Ausubel a respeito da aprendizagem
significativa de conceitos serão discutidos no subitem 3.3. Outro passo importante
na atividade experimental é a discussão em grupo das conclusões a que chegaram
os alunos ao final da execução da prática, o que pode ser denominado de atividade
pós-experimental (Borges, 2002).
Pode até parecer um paradoxo falar de laboratório didático no Brasil, onde na
maioria das escolas públicas ocorrem poucas aulas práticas. Seja por falta de um
laboratório ou pelos fatores citados no início do capítulo. É fato que dentro do
modelo tradicional de ensino o laboratório é desaconselhado, por conta dos
impactos negativos que pode provocar sobre a aprendizagem dos alunos. Isto
porque resultados de pesquisas sobre o uso do laboratório decepcionam “pois
conflita com teorias e expectativas. Prefere-se pensar que os laboratórios funcionam
porque acrescenta cor, a curiosidade de objetos não – usuais e eventos diferentes, e
um contraste com a prática comum em sala de aula...” (WHITE, 1996 apud
BORGES 2002).
Dentre as formas mais comuns de utilização do laboratório, destaca-se o
laboratório tradicional. Nesta abordagem, o aluno realiza práticas com a atribuição
de manipular os equipamentos e os dispositivos que tem como objetivo principal a
tomada de dados e a construção de gráficos. Geralmente neste tipo de atividade é
acompanhado de um roteiro o qual apresenta de maneira estruturada todo o
procedimento a ser seguido pelo aluno. Neste tipo de prática o estudante não
participa ativamente da tomada de decisão sobre o que medir e sobre a
interpretação do fenômeno a ser estudado (ALVES FILHO, 2000; BORGES, 2002).
Neste contexto o objetivo é o de ‘verificar’ na prática os conteúdos estudados
nas aulas teóricas. Desta forma, segundo Borges, este tipo de atividade é pouco
eficiente em provocar alterações nas concepções prévias dos alunos além de
apresentar as atividades de forma descontextualizadas e sem se incorporar recursos
metodológicos, didáticos apropriados para trabalhar a visão pedagógica do professor
numa sessão didática laboratorial.

6
Segundo a teoria da aprendizagem significativa de Ausubel (1968) o organizador prévio funciona como um
material introdutório que é apresentado ao aluno. Este material apresenta os conceitos num nível mais geral de
abstração fazendo assim com que os novos conceitos possam ser ancorados aos já existentes.

36

Acredita-se que esta ineficiência acontece por se tentar comparar as
atividades experimentais com as práticas dos cientistas. Segundo Borges (2002),
estas atividades são bem distintas e com objetivos bastante diferentes. No caso dos
cientistas, quando propõem suas práticas já têm passado muitos anos de sua vida
pesquisando sobre o tema e a experimentação proposta busca resolver um
problema que lhe interessa. Desta forma, para chegar à prática, ele já refletiu
bastante e tem, na maioria dos casos, uma idéia do que pretende medir e que
procedimentos devem tomar para a efetivação do experimento. (BORGES, 2002)
Não se pretende negar a importância das atividades experimentais no
processo de ensino aprendizagem de física. Acredita-se que estas possam ser
utilizadas para este fim desde que seus objetivos não sejam exclusivamente
comprovar teorias e que permitam uma participação efetiva do educando na
interpretação e analise dos resultados assim como na autonomia do que medir e
como fazer isto e associar as atividades da prática para refletir e analisar sobre as
leis e conceitos físicos correspondentes. Para isto percebe-se a necessidade do
aluno já possuir experiência na manipulação dos aparelhos e uma certa base no
tocante aos conteúdos a serem estudados.
De que forma o laboratório deve ser organizado para ter um papel relevante
no processo de ensino aprendizagem?
Apesar dos procedimentos adotados para se realizar as práticas, o laboratório
da forma como vem sendo trabalhado na maioria das escolas, precisa de uma
reformulação na condução das sessões didáticas. Em nenhum momento pode-se
negar a sua importância. È prudente que continuamente sejam repensados os seus
objetivos e buscar maneiras criativas de trabalhar as atividades práticas. Um
primeiro passo para a busca de uma aprendizagem significativa no laboratório, é a
definição clara de seus objetivos. Uma alternativa seria a integração efetiva entre o
ensino experimental e o ensino teórico. Neste cenário a formação continuada do
professor e sua mudança de visão pedagógica na condução das práticas constituem
ações primordiais para se valorizar o ensino científico.
“Uma concepção do laboratório didático que entende as atividades que
estão sendo desenvolvidas como um esforço em dar uma unidade ao
discurso teórico e experimental, poderia ser designada como uma
concepção adaptativa do laboratório didático. Nesse sentido, uma tal
concepção, estando fundamentada nas idéias de Kuhn, consideraria o
aprendizado científico, essencialmente, como a aquisição de um
vocabulário ou de uma linguagem, por meio da exposição do estudante aos
exemplares - inclusive as situações experimentais - e suas soluções (Kuhn,
1990). Em outras palavras, o que deve ocorrer, seja em uma aula teórica,
seja em uma aula no laboratório, é o aprendizado de novos termos, que

37

devem ser empregados de uma certa maneira, a qual é indicada ao aluno
pelo professor, pelos livros, etc. Portanto, de um modo geral em um
laboratório didático sob uma concepção adaptativa, a preocupação central
do professor não seria com a contrastação empírica (confirmação ou
falseamento) de hipóteses, teorias, etc, ou seja, não se trata de opor a
teoria ao experimento, mas de articular os dois de maneira integradora, de
modo a permitir que o estudante possa ter uma visão do todo (do
paradigma). (ARRUDA et al., 2001)

Acredita-se que, desta forma um laboratório de práticas experimentais pode
constituir-se numa poderosa ferramenta didática. Permitindo auxiliar na busca e
superação de dificuldades de aprendizagem de conceitos de física funcionando,
quando trabalhado de forma pedagogicamente estabelecida, como uma ponte para
o aluno ligar a experimentação científica, aprendizagem conceitual e a motivação.
Porém, se o mesmo não for utilizado de forma a proporcionar uma
aprendizagem prazerosa e significativa, pode se caracterizar numa atividade
enfadonha, mecanizada, tornando-se uma nova forma de aula tradicional, de caráter
predominantemente instrucionista e sem a participação efetiva dos alunos7.
Na literatura especializada é possível constatar que as atividades de
laboratório apresentam uma variedade de barreiras que dificultam a aprendizagem
(Ryder, Leach 2000; Sandoval 1990 apud Laburú 2003). Na maioria das vezes estas
barreiras são impostas por :

“ficar implícita na atividade que aos estudantes deve caber a compreensão
da natureza do problema, o procedimento experimental, a adoção da
perspectiva teórica relevante relacionada com o tema em estudo, o
acompanhamento da leitura e a assimilação das instruções do experimento,
a compreensão, ou pelo menos, o manejo correto dos aparatos em questão”
(HODSON 1990 apud LABURÚ 2003).
Segundo Moreira (1980 apud Laburú 2006), certas atividades de laboratório
são perdas de tempo, pois é possível que se eliminem vários passos que são
irrelevantes e só servem para deixar os estudantes perdidos em detalhes
irrelevantes. O autor citado diz ainda que é fundamental que se dedique mais tempo
à compreensão teórica, a discussão e interpretação dos resultados experimentais do
que à realização propriamente dita do experimento.
“Para a construção de teorias, a experimentação tem duplo significado: o de
testar a adequação empírica da teoria...e preencher os espaços vazios (da
teoria), isto é, guiar a continuação da construção ou complementação da
teoria. Da mesma forma, a teoria tem um duplo papel na experimentação:
formulação de questões a serem respondidas de uma maneira
sistemática...e como guia no planejamento de experimentos para responder
a essas questões” (van Fraassen 1980 apud Arruda et al, 2001)

7
O que foi dito será reforçado a seguir por Moreira

38

Segundo Villani e Carvalho (1993 apud Marineli e Pacca 2006):

Apesar de estarem convencidos da importância das atividades
experimentais, os docentes que a utilizam abundantemente em sua prática
didática têm consciência de que a experimentação está longe de constituir a
panacéia para o ensino da física; a aprendizagem dos estudantes parece
sujeita a limitações e ambigüidades, que tornam o problema digno de se
analisado mais cuidadosamente.
Pelo que foi citado anteriormente, percebe-se que o aluno necessita aprender
de forma significativa os conceitos trabalhados. Não fazendo sentido o mesmo
participar de aulas práticas no laboratório didático sem que o mesmo possa
manipular aparelhos, interpretar fenômenos e discutir resultados com sue colegas.

“Dado que a maior parte das leis científicas possuem poucos pontos de
contato quantitativos com a natureza, dado que as investigações desses
pontos de contato exigem em geral uma instrumentação e aproximação tão
laboriosa, e dado que a própria natureza necessita ser forçada a produzir os
resultados adequados, o caminho que vai da teoria ou lei à medição quase
nunca pode ser feito em sentido inverso. Os números colhidos sem
conhecimento da regularidade quase nunca falam por si” (Kuhn 1989:244
apud Arruda et al, 2001)

Acredita-se que o laboratório didático, através do que foi citado,
principalmente estruturados a partir das idéias de Arruda et al (2001), possa
contribuir para superação das dificuldades de aprendizagem de conceitos de física.
A partir desta perspectiva o professor terá claro que, neste tipo de atividade
experimental, o que está em jogo é a aprendizagem da linguagem científica, que se
potencializa através da integração entre o discurso teórico e experimental,
compondo assim uma linguagem unificada dos conceitos a serem trabalhados.
No subitem a seguir, descreve-se a teoria de aprendizagem significativa de
Ausubel, adotada aqui devido seu caráter cognitivista, onde o conteúdo de
aprendizagem é trabalhado segundo uma organização hierarquizada do
conhecimento, elemento característico da construção de conhecimentos de ciências,
os quais exigem dos aprendizes conhecimentos prévios específicos e também
hierarquizados.

3.3 Teoria da aprendizagem de Ausubel
3.3.1 Visão geral
Quando se fala da teoria de Ausubel o conceito primordial ao qual esta teoria
trata é o de aprendizagem significativa. Para que ocorra tal aprendizagem o fator
mais importante é o conhecimento anterior que o aprendiz já possui claramente
estabelecido em sua mente. A este conhecimento que o aprendiz possui chamamos

39

de subsunçores (Ausubel 1968 apud Moreira 1999). Partindo desta idéia, a
aprendizagem ocorre quando uma nova informação é captada pelo aprendiz, por um
processo de “ancoragem” e a partir daí é agrupada a conceitos já existentes
(MOREIRA, 1999).
Dentro desta perspectiva, Moreira fala que o termo ancorar não mostra o real
significado deste tipo de aprendizagem no qual tanto os conceitos que o aprendiz já
possui quanto o novo conceito a ser aprendido sofrem modificação, formando assim
um novo subsunçor, bem mais geral e inclusivo do que o anterior, e que interage
com outros. Com isto, a estrutura cognitiva está em constante reestruturação
durante o processo de aprendizagem significativa. Segundo Ausubel (1968) o
cérebro humano se organiza de maneira hierárquica e organizada, sendo que os
conceitos mais específicos se agrupam a subsunçores mais gerais.
Para o desenvolvimento destes subsunçores, Ausubel fala em organizadores
prévios, que são materiais introdutórios que vão fazer a ligação entre o
conhecimento a ser aprendido e o que o aprendente já possui. Tais organizadores
devem ser apresentados ao aprendente de uma forma mais geral e num nível mais
alto de abstração.
Para que ocorra uma aprendizagem significativa duas condições são
fundamentais. Uma é que o aprendente deve se dispor a aprender de forma
significativa, caso ele não tenha tal disposição irá memorizar de forma arbitrária
literal e arbitrária o conhecimento. O que irá caracterizar uma aprendizagem
mecânica, sem significado, na qual brevemente o aprendente irá esquecer o que foi
aprendido mecanicamente. A outra condição para que a aprendizagem seja
significativa é que a informação a ser aprendida deve ser potencialmente
significativa, isto é, a informação deve ser lógica e psicologicamente significativa.
Sendo que o significado lógico depende da natureza da informação a ser aprendida
enquanto que significado psicológico está relacionado com cada indivíduo, ou seja,
cada aluno filtra a informação que é ou não mais significativa para ele.

3.3.2 Tipos de aprendizagem
Ausubel destaca três tipos de aprendizagem:

Representacional: é o tipo mais básico de aprendizagem significativa, do
qual os demais dependem. Envolve a atribuição de significados a
determinados símbolos (tipicamente palavras), isto é, a identificação, em
significado, de símbolos com seus referentes (objetos, eventos, conceitos).

40

Os símbolos passam a significar, para o indivíduo, aquilo que seus
referentes significam;
Conceitual: é de certa forma, uma aprendizagem representacional, pois
conceitos são também representados por símbolos particulares, porém, são
genéricos ou categóricos, representam abstrações dos atributos essenciais
dos referentes, i.e., representam regularidades em eventos ou objetos;
Proposicional: Contrariamente à aprendizagem representacional, a tarefa
não é aprender significativamente o que palavras isoladas ou combinações
representam, mas sim, aprender o significado de idéias em forma de
proposição. (MOREIRA 1983)

Segundo Ausubel a aprendizagem significativa pode ocorrer de três formas:
Subordinada, Superordenada e Combinatória.
A aprendizagem significativa é dita subordinada quando a nova informação é
“ancorada” a conceitos já existentes (subsunçores), ocorrendo assim uma relação de
subordinação entre o subsunçor e o conceito novo. Vale lembrar que a partir do
momento que o novo conceito é ancorado ao subsunçor ele o altera formando assim
um subsunçor mais abrangente e mais geral.
Já a aprendizagem superordenada acontece quando um conceito mais geral
é adquirido e engloba subsunçores, já existentes, que são mais específicos do que o
conceito que está sendo adquirido.
Por outro lado aprendizagem combinatória ocorre quando a nova informação
não se relaciona com um único subsunçor nem de forma subordinada nem
superordenada, mas sim com maior parte toda estrutura cognitiva do aprendente.
Assim, mesmo se relacionando com estes subsunçores, ainda mantém certa
independência.

3.3.3 Aquisição e organização de conceitos
Para Ausubel os conceitos são adquiridos ainda na infância por meio de um
processo conhecido como formação de conceitos e a partir daí novos conceitos vão
sendo adquirido através da diferenciação progressiva e da reconciliação integrativa
(MOREIRA 1999 apud CARMO FILHO 2006).
O processo de assimilação de conceitos acontece quando um conceito mais
específico se relaciona com um conceito mais geral e inclusivo e este subsunçor o
absorve por um processo se ancoragem. Neste processo não só o novo conceito
mais específico, mas também o subsunçor mais geral e inclusivo que já existente se
modificam formando um subsunçor mais geral que o existia anteriormente. Na
medida em que esta assimilação vai acontecendo uma vez ou mais estes conceitos
vão sendo assimilados por diferenciação progressiva dos subsunçores (MOREIRA

41

1999 apud CARMO FILHO 2006). A seguir um exemplo de mapa conceitual,
representado na figura 3.1 (MOREIRA E BUCHWEITZ, 1993 apud MOREIRA,
1997).

Figura 3.1 - Mapa conceitual dos conceitos básicos da teoria de Ausubel (MOREIRA
e BUCHWEITZ, 1993 apud MOREIRA, 1997)

Já no processo de reconciliação o ponto crucial é que o aluno possua uma
estrutura cognitiva clara, para a partir daí diferenciar e associar os conceitos. À
medida que as novas informações vão sendo adquiridas, se estabelece
semelhanças e diferenças entre os conceitos, seja entre subsunçores e conceitos
novos ou até mesmo entre os conceitos a serem aprendidos. Desta forma, tanto as
novas informações quanto os antigos conceitos vão sendo recombinados, este
princípio é, segundo Ausubel, a reconciliação integrativa de conceitos. (RONCA
1980).

42

Segundo Ausubel, estes princípios podem ser desenvolvidos através do uso
de organizadores prévios que têm como função principal fazer uma ligação entre o
que o aluno já sabe e o que se deseja que ele aprenda.
Os organizadores prévios podem ser apresentados de forma expositiva ou de
forma comparativa. É sugerido que ele seja apresentado de forma expositiva se o
conceito a ser aprendido é inteiramente desconhecido pelo aprendente. Já para o
caso do conjunto de informações a ser aprendido não ser completamente novo é
sugerido que se usem os organizadores prévios de forma comparativa.

3.4 Mapas conceituais
Segundo Moreira (1997) mapas conceituais são “diagramas indicando
relações entre conceitos, ou entre palavras que usamos para representar conceitos”.
Os mapas conceituais são formados de conceitos que se relacionam com outros por
meio de palavras ou pequenas frases. Eles se apresentam organizados
hierarquicamente de forma que os conceitos mais gerais e inclusivos se apresentam
no topo do mapa conceitual e os mais específicos ou menos inclusivos vão sendo
ligados aos conceitos mais gerais por meio de palavras ou frases de ligação.
Uma das funções dos mapas conceituais é a de organizar determinado tema
destacando os pontos mais significativos entre os conceitos (Moreira, 1999). Os
mapas conceituais podem ser formulados a partir de conceitos sobre um
determinado tema. Por outro lado, podem ser formulados a partir de parágrafos e até
mesmo de textos completos. Além disso, os mapas conceituais podem ser usados
até como forma de avaliação. Segundo Moreira (1997) mapas conceituais podem
ser usados para se obter uma visualização da organização conceitual que o
aprendiz atribui a um dado conhecimento tratando-se basicamente de uma forma de
avaliação não-tradicional que busca informações sobre os significados e relações
significativas entre conceitos-chave da matéria de ensino segundo o ponto de vista
do aluno.
Ainda segundo Moreira é necessário algumas considerações quanto à
utilização de mapas conceituais como instrumentos de avaliação.
Como a aprendizagem significativa implica, necessariamente, atribuição de
significados idiossincráticos, mapas conceituais, traçados por professores e
alunos, refletirão tais significados. Quer dizer, tanto mapas usados por
professores como recurso didático como mapas feitos por alunos em uma
avaliação têm componentes idiossincráticos. Isso significa que não existe
mapa conceitual “correto”. Um professor nunca deve apresentar aos alunos
o mapa conceitual de um certo conteúdo e sim um mapa conceitual para
esse conteúdo segundo os significados que ele atribui aos conceitos e às

43

relações significativas entre eles. De maneira análoga, nunca se deve
esperar que o aluno apresente na avaliação o mapa conceitual “correto” de
um certo conteúdo. Isso não existe. O que o aluno apresenta é o seu mapa
e o importante não é se esse mapa está certo ou não, mas sim se ele dá
evidências de que o aluno está aprendendo significativamente o
conteúdo (MOREIRA, 1997, p. 8).
Pelo que foi evidenciado por Moreira anteriormente, observa-se que os mapas
conceituais têm significados pessoais e que não existe o mapa conceitual “certo”.
Segundo Moreira (1997) “basta pedir a dois professores, com igual conhecimento,
que tracem um mapa de conceitos para certo conteúdo: seus mapas terão
semelhanças e diferenças”. Pensando desta forma não podemos dizer que existe o
mapa conceitual e sim um mapa conceitual. A seguir na figura 3.2 apresenta-se um
outro modelo de mapa conceitual (DUTRA, FAGUNDES, JOHANN e PICCININI,
2006).

Figura 3.2 - Mapa conceitual sobre mapas conceituais (DUTRA, FAGUNDES,
JOHANN e PICCININI, 2006)

44

Da mesma forma que os mapas dos professores podem apresentar
semelhanças e diferenças o mesmo ocorrerá para alunos, mas é preciso ter cuidado
ao avaliar mapas conceituais, para não cair em relativismo por estes mapas serem
bastante pessoais, pois podem surgir em uma avaliação alguns realmente pobres de
conceitos que ilustram falta de compreensão.
De tudo isso, depreende-se facilmente que mapas conceituais são
instrumentos diferentes e que não faz muito sentido querer avaliá-los como
se avalia um teste de escolha múltipla ou um problema numérico. A análise
de mapas conceituais é essencialmente qualitativa. O professor, ao invés
de preocupar-se em atribuir um escore ao mapa traçado pelo aluno, deve
procurar interpretar a informação dada pelo aluno no mapa a fim de obter
evidências de aprendizagem significativa. Explicações do aluno, orais ou
escritas, em relação a seu mapa facilitam muito a tarefa do professor nesse
sentido (MOREIRA, 1997).

Dentro desta perspectiva, facilmente nota-se que os mapas conceituais, como
instrumento de avaliação, não têm lugar no ensino tradicional.
No subparágrafo a seguir apresenta-se a lei de diretrizes e bases da
educação federal, onde faremos um breve apanhado dos principais artigos que
tratam do ensino médio.

3.5 A lei de diretrizes e bases da educação nacional e as
transformações que ela propõe para o ensino médio

A nova lei de diretrizes e bases da educação federal vem conferir ao ensino
médio uma nova identidade, concedendo a ele o título de educação básica.
Esta determinação estabelece que o ensino médio deva ser capaz de
desenvolver as seguintes funções:
• Formar pessoas de maneira a desenvolver valores e competências
necessárias á integração do seu projeto individual ao projeto da
sociedade onde ele se encontra.
• Aprimorar o educando como pessoa humana, fazendo com que ele
desenvolva uma formação ética consolidada além do desenvolvimento
da autonomia intelectual e do pensamento crítico.
• Fornecer ao educando a formação básica para o mundo do trabalho
com o desenvolvimento de competências e habilidades que garantam
seu aprimoramento profissional assim com acompanhar as mudanças
do nosso tempo.

45

• Desenvolver competências para o educando continuar aprendendo de
forma autônoma e crítica.
Com isso a LDB (Art.35 apud PCN 1999, p.31 p.46) garante ao ensino médio
o caráter de terminalidade, o que significa que nesta reta final da educação básica
deve ser assegurada ao educando:

I. A consolidação e aprofundamento dos conhecimentos adquiridos no ensino
fundamental, possibilitando o prosseguimento dos estudos;
II. A preparação básica para o trabalho e para a cidadania do educando, para
continuara aprendendo, de modo a ser capaz de se adaptar com
flexibilidade a novas condições de ocupação ou aperfeiçoamento
posteriores;
III. O aprimoramento do educando como pessoa humana, incluindo a
formação ética e o desenvolvimento da autonomia intelectual e do
pensamento crítico;
IV. A compreensão dos fundamentos científico-tecnológicos dos processos
produtivos, relacionando a teoria com a prática, no ensino de cada
disciplina.

Pelo que foi exposto nos parágrafos anteriores percebe-se que a LDB vem
mostrar que o ensino médio passa a ter um caráter mais geral, onde estabelece que
se deva proporcionar ao educando meios para o desenvolvimento de habilidades e
competências para que a partir daí ele possa ser um sujeito produtor de
conhecimento e participante do mundo do trabalho em vez de um simples reprodutor
de conhecimento, tornando-o assim um cidadão. No subparágrafo a seguir
apresentaremos uma amostra das propostas estabelecidas pelos parâmetros
curriculares nacionais (PCNs e PCNs+)

3.6 Os parâmetros curriculares nacionais
Os PCNS surgiram com o objetivo de tentar minimizar as disparidades entre
as escolas do Brasil através de propostas, apoiadas na LDB (lei federal 9394/96), de
como se trabalhar as disciplinas através das áreas de conhecimento e utilizando a
interdisciplinaridade.
Para tentar melhorar o nível de aprendizagem dos alunos os PCNs trazem
sugestões de como trabalhar as disciplinas de forma a dar significado ao
conhecimento escolar mediante a contextualização dos conceitos e evitando a
compartimentalização através da interdisciplinaridade.

3.6.1 Quais os objetivos do novo ensino médio e a reforma curricular?
O Brasil assim como os demais países da América Latina estão empenhados
em promover reformas na área de educação para tentar superar os níveis de

46

desigualdades que eles se encontram em relação aos níveis encontrados nos países
desenvolvidos (PCN 1999, p.15). Mesmo com todo o empenho e com tantas
inovações tecnológicas levadas à sala de aula, o ensino ainda centra-se na
aquisição de conteúdos8. Com isso o professor é colocado na posição central onde
ele possui o conhecimento e sua tarefa é transmiti-lo aos alunos, conteúdos estes
que na maioria das vezes não apresentam ligações com o cotidiano do aluno.
Será que isso é suficiente para atender as necessidades dos alunos?
A sociedade atual vem passando por transformações, e cada dia novas
informações vão surgindo e com isto, esta sendo criada uma nova cultura e
modificando as formas de produção e apropriação dos conhecimentos. Percebendo
esta mudança, caberia então aos professores mediar a aprendizagem dos alunos,
buscando a promoção de uma aprendizagem significativa e desenvolvendo
habilidades importantes para que eles participem de maneira efetiva da sociedade.
Nesta perspectiva percebe-se que o professor é uma peça fundamental para
a aprendizagem, pois cabe a ele não somente ensinar conceitos ou formulas, mas
principalmente ensinar o aluno a aprender a aprender. Pensando desta forma não
teríamos o professor como peça principal, mas o aluno, que a partir dos estímulos e
das situações diferenciadas de aprendizagem poderia desenvolver habilidades e
competências para continuar aprendendo por toda vida.
Mas qual a diferença entre competências e habilidades? Seriam estas
palavras sinônimos?

" As habilidades estão associadas ao saber fazer: ação física ou mental que
indica a capacidade adquirida. Assim, identificar variáveis, compreender
fenômenos, relacionar informações, analisar situações-problema,
sintetizar,julgar, correlacionar e manipular são exemplos de habilidades. Já
as competências são um conjunto de habilidades harmonicamente
desenvolvidas e que caracterizam por exemplo uma função/profissão
específica: ser arquiteto, médico ou professor de química. As habilidades
devem ser desenvolvidas na busca das competências."(MORETTO, 2002)

Como é possível perceber os conceitos de habilidade e competência estão
interligados apesar de serem distintos. O conjunto de habilidades gera a
competência em determinada função que o individuo venha a exercer. Vale lembrar
que as habilidades presentes em determinada competência podem aparecer em
outras, não sendo assim características de uma única competência.

8
retirado do site http://www.centrorefeducacional.com.br/compehab.htm e escrito por Vera Lúcia
Camara Zacharias que criou e é diretora do site.

47

Para que possam ser trabalhadas as habilidades e competências, os PCN
têm como foco principal uma proposta que visa uma modificação no currículo do
ensino médio, tendo em vista dois fatores norteadores que são:

“... as mudanças estruturais que decorrem da chamada “revolução do
conhecimento”, alterando o modo de organização do trabalho e as relações
sociais; e a expansão crescente da rede pública, que deverá atender a
padrões de qualidade que se coadunem com as exigências da
sociedade”(PCN 1999, p.16).
Ainda segundo as diretrizes curriculares nacionais (2004) a reformulação do
currículo deve observar vários enfoques:

• Propiciar a reinterpretação e reorganização dos PCNEM e das
DCNEM, priorizando o aluno-sujeito, respeitando a diversidade cultural,
privilegiando o diálogo e a construção coletiva do currículo;

• Rever a concepção de avaliação predominante que coloca ênfase no
resultado em detrimento do processo de ensino e aprendizagem, ou
seja, promover a avaliação qualitativa no lugar da quantitativa;

• Criar condições para o desenvolvimento de parâmetros e diretrizes
curriculares locais, com a mediação das Secretarias de Educação e do
MEC, em consonância com as diretrizes nacionais;

• Tratar como política sócio-cultural o tema relativo às orientações
curriculares nacionais;

• Entender a importância de trabalhar o desenvolvimento da capacidade
crítica dos alunos em relação aos padrões universais de conhecimento
escolar até hoje instituídos;

• Trabalhar o conceito de competência enquanto conhecimento
necessário à compreensão e atuação crítica quanto às questões de
ordem ética, social e econômica;

• O movimento de reorganização da escola deve estar sustentado no
tripé: currículo, formação de professores e gestão, a serem plenamente
considerados;

• Assegurar condições teóricas e materiais para a comunidade escolar
assumir papel significativo na elaboração e execução do currículo.

48

Nesta perspectiva o novo ensino médio passa a ter um caráter de
aprofundamento dos conteúdos trabalhados no ensino fundamental e “a formação
do aluno deve ter como alvo principal a aquisição de conceitos básicos, a
preparação científica e a capacidade de utilizar diferentes tecnologias relativas às
áreas de atuação” (PCN 1999, p. 15). Seguindo este pensamento, o currículo deve
contemplar conteúdos e estratégias de ensino que visem a atuação do estudante na
vida em sociedade e na atividade produtiva. Nessa perspectiva a UNESCO (apud
PCN 1999) propõe a estruturação do currículo do ensino médio apoiado em quatro
eixos: aprender a conhecer, aprender a fazer, aprender a viver e aprender a ser.
• Aprender a conhecer
“Considera-se a importância de uma educação geral, suficientemente
ampla, com possibilidade de aprofundamento em determinada área de
atuação. Prioriza-se o domínio dos próprios instrumentos do conhecimento,
considerando como meio e como fim. Meio, enquanto forma de
compreender a complexidade do mundo, condição necessária para viver
dignamente, para desenvolver possibilidades pessoais e profissionais, para
se comunicar. Fim, porque seu fundamento é capaz de compreender, de
conhecer, de descobrir.
O aumento dos saberes que permitem compreender o mundo favorece o
desenvolvimento da curiosidade intelectual, estimula o senso crítico e
permite compreender o real, mediante a aquisição da autonomia na
capacidade de discernir.
Aprender a conhecer garante o aprender a aprender e construir o
passaporte para a educação permanente, na medida em que fornece as
bases para continuar aprendendo ao longo da vida”.(PCN 1999 p. 29)

Ao contrário do que era proposto para o ensino médio da década de 60 e 70,
onde a finalidade do ensino médio era a formação de especialistas capazes de
operar máquinas e dominar processos de produção (PCN 1999, p.15), a partir da
década de 90 estamos convivendo com uma grande quantidade de informação que
vem aumentando a cada dia. Por este motivo vem sendo exigido cada vez mais que
os profissionais que saibam buscar e aplicar os conhecimentos existentes.
Neste primeiro eixo proposto pela UNESCO configura-se uma das propostas
do novo ensino médio que é a necessidade do aluno aprender a aprender, pois mais
importante do que o conhecimento é o fato de saber aproveitá-lo para continuar
aprendendo durante toda sua vida.
Com o que foi argumentado anteriormente, não se nega a importância do
conhecimento mais sim chamando atenção para o aprender a aprender, ou seja, os
alunos têm que ter uma formação básica para a partir daí buscar aprofundamento
por conta da grande quantidade de informação que surge a cada dia.
• Aprender a fazer

49

“O desenvolvimento de habilidades e o estímulo ao surgimento de novas
aptidões tornam-se processos essenciais, na medida em que criam as
condições necessárias para o enfrentamento das novas situações que se
colocam. Privilegiar a aplicação da teoria na prática e enriquecer a vivência
da ciência na tecnologia e destas no social passa a ter uma significação
especial no desenvolvimento da sociedade contemporânea”. (PCN 1999,
p. 29)
Neste outro eixo proposto pela UNESCO percebe-se a necessidade da
contextualização dos conceitos, onde não interressa para os estudantes conceitos
que não tenham uma aplicabilidade. Certamente será muito mais útil e fácil para o
aluno se apropriar de um conceito ou de um modelo que esteja sendo vivenciado por
ele no seu cotidiano.
Para isso é necessário que sejam trabalhadas habilidades e competências
para que os mesmos possam através destas aplicá-las no seu dia a dia. Criando
assim mecanismos que possam gerar condições para o enfrentamento de situações
problemas propostas na sua vivencia como cidadão.
• Aprender a viver
“Trata-se de aprender a viver juntos, desenvolvendo o conhecimento do
outro e a percepção das interdependências, de modo a permitir a realização
de projetos comuns ou a gestão inteligente dos conflitos inevitáveis.”
(PCN 1999 p. 29)
Este terceiro eixo proposto pela UNESCO fala da necessidade do aluno
desenvolver a capacidade de aprender a conviver com o outro e que a partir daí ele
possa buscar novas formas de aprender convivendo com as diferenças.
• Aprender a ser
“A educação deve estar comprometida com o desenvolvimento total da
pessoa. Aprender a ser supõe a preparação do indivíduo para elaborar
pensamentos autônomos e críticos e para formar os seus próprios juízos de
valor, de modo a poder decidir por si mesmo, frente às diferentes
circunstâncias da vida. Supõe ainda exercitar a liberdade de pensamento,
discernimento, sentimento e imaginação, para desenvolver os seus talentos
e permanecer, tanto quanto possível, dono do seu próprio destino.
Aprender a viver e aprender a ser decorrem, assim, das duas
aprendizagens anteriores – aprender a conhecer e aprender a fazer – e
devem constituir ações permanentes que visem à formação do educando
como pessoa e como cidadão.
A partir desses princípios gerais, o currículo deve ser articulado em torno de
eixos básicos orientadores da seleção de conteúdos significativos, tendo
em vista as competências e habilidades que se pretende desenvolver no
Ensino Médio.
Um eixo histórico-cultural dimensiona o valor histórico e social dos
conhecimentos, tendo em vista o contexto da sociedade em constante
mudança e submetendo o currículo a uma verdadeira prova de validade e
de relevância social. Um eixo epistemológico reconstrói os procedimentos

50

envolvidos nos processos de conhecimento, assegurando a eficácia desses
processos e a abertura para novos conhecimentos.” (PCN 1999, p. 30)

Neste último eixo, se percebe que esta aprendizagem é decorrente das
anteriores, pois, para que o estudante possua a capacidade de tomar de decisões
autônomas é requisitado que o mesmo tenha o conhecimento necessário e a
capacidade de aplicá-lo. Para isso o currículo deve ser trabalhado de forma a
propiciar ao aluno uma aprendizagem significativa, possuindo assim uma base
nacional comum e uma parte diversificada como proposto na LDB que diz:
“... uma base nacional comum, a ser complementada, em cada sistema de
ensino e estabelecimento escolar, por uma parte diversificada, exigidas pelas
características regionais e locais da sociedade, da cultura, da economia e da
clientela.” (lei n°9394/96 Art.26 apud PCN p.30)
Com isso percebe-se, de acordo com o que foi citado, que o ensino médio
passa a desenvolver e estimular no aprendente novas competências e habilidades
para que posteriormente ele possa interferir no mundo do trabalho exercendo assim
sua cidadania.

3.6.2 Interdisciplinaridade e contextualização
No novo ensino médio proposto pelos PCNs percebemos uma grande ênfase
à interdisciplinaridade e contextualização dos conhecimentos com o mundo real.
Mas qual o significado destas palavras, interdisciplinaridade e contextualização?
Segundo os PCNs interdisciplinaridade significa: “... planejamento e
desenvolvimento de um currículo de forma orgânica, superando a organização por
disciplinas estanque e revigorando a integração e articulação dos conhecimentos...”
desta forma, ainda segundo os PCNs, é que:
“... a interdisciplinaridade não tem a pretensão de criar novas disciplinas ou
saberes, mas utilizar os conhecimentos de várias disciplinas para resolver o
problema concreto ou compreender um determinado fenômeno sob
diferentes pontos de vista. Em suma, a interdisciplinaridade tem função
instrumental. Trata-se de recorrer a um saber diretamente útil e utilizável
para responder às questões e aos problemas sociais contemporâneos.”

Desta forma entende-se que interdisciplinaridade representa uma interação
entre saberes, independente de separação por matérias, por exemplo, numa aula
onde tratamos de um assunto da física podemos resgatar como era organizada a
sociedade da época como esta sociedade vivia e por quais situações políticas
estavam passando ao mesmo tempo em que estaremos trabalhando tópicos

51

estudados na matemática. Devemos perceber que cada uma delas, mesmo sendo
relacionadas, permanece com as suas especificidades.
No que diz respeito à contextualização temos, segundo os PCNs, que esta
representa:
“... a existência de um referencial que permita aos alunos identificar e se
identificar com as questões propostas. Essa postura não significa
permanecer no nível de conhecimento que é dado pelo contexto mais
imediato, nem muito menos para o senso comum, mas visa gerar a
capacidade de compreender e intervir na realidade, numa perspectiva
autônoma e desalienante.”

Com isso percebe-se que contextualizar é trazer para a sala de aula
aplicações práticas dos tópicos trabalhados para o dia-a-dia do aluno, fazendo com
que ele perceba que os conhecimentos gerados dentro de uma sala de aula têm
aplicação prática na sua vida. Fazendo com isso que os alunos sintam que o saber
não é apenas acumulo de conhecimentos, mas representa uma ferramenta para
enfrentar um mundo de significações.

3.6.3 Habilidades e competências em física propostas pelos PCNs
A partir dos PCN o ensino da física tem uma nova proposta para a
estruturação dos seus conteúdos que é a sua estruturação apoiadas no conjunto de
habilidades e competências a serem desenvolvidas no ensino médio. Com isso,
percebe-se que o importante não é pensar em o que ensinar da disciplina de física,
mas para que ensinar física. Deve-se perceber que o conhecimento da física
desenvolvido pela humanidade não pode estar todo presente no ensino médio
(PCNM, 2002 p. 61).
Mas que temas devem ser selecionados no ensino médio? Que critérios
utilizar na seleção destes conteúdos?
Segundo os PCNM (2002), a seleção destes conteúdos tem sido feita de
forma compartimentalizada em conceitos centrais da física, tornando-a assim uma
reprodução dos índices dos livros didáticos, sem levar em consideração o sentido
mais amplo da formação do estudante. Não se trata de mostrar ao estudante a física
para que ele seja informado da sua existência, mas para que ele possa se apropriar
do conhecimento adquirido com a física e usá-lo como uma ferramenta a mais em
suas formas de pensar e agir (PCN+, 2002). Sendo assim, pensando não em o que
ensinar de física, mas para que ensinar; estaremos formando o jovem capaz de lidar
com situações reais como crises de energia, problemas ambientais, manuais de
aparelhos, concepções de universo, exames médicos, notícias de jornal, e assim por

52

diante. Desta forma, percebe-se que o conhecimento a ser apreendido em Física
“não se reduz apenas a uma dimensão pragmática, de um saber fazer imediato, mas
que deve ser concebido dentro de uma concepção humanista abrangente, tão
abrangente quanto o perfil do cidadão que se quer ajudar a construir” (PCNM,
2002,p.61).
Pelo que foi dito no parágrafo anterior percebe-se que o problema principal
para que se forme este cidadão é identificar quais competências devem ser
desenvolvidas. Dentro desta perspectiva, cabe ao professor, segundo os PCNM,
identificar:
... dentro das condições específicas nas quais desenvolve seu trabalho, em
função do perfil de sua escola e do projeto pedagógico em andamento,
selecionar, priorizar, redefinir e organizar os objetivos em torno dos quais
faz mais sentido trabalhar. É muito provável que uma escola da periferia de
uma cidade grande tenha estabelecido prioridades formativas diferentes
daquelas de uma escola central de uma cidade de pequeno porte. (PCNM,
2002).

Com isso percebe-se que cabe a cada instituição ensino definir suas metas
com o intuito de buscar desenvolver nos seus alunos as competências desejadas
para a compreensão da física.
Para permitir um trabalho integrado entre as áreas do conhecimento9 e
facilitar a interdisciplinaride, as competências propostas nos PCN (1999) e nos
PCNM (2002) são repassadas de forma a explicitar os vínculos entre estas áreas.
Segundo estes documentos as competências gerais a serem desenvolvidas são:
representação e comunicação, investigação e compreensão e contextualização
sócio-cultural.
Vale lembrar que estas competências (Anexo I) são sugestões, e não têm a
pretensão de serem as únicas. Estas competências têm como proposta nortear os
trabalhos da área e não têm a pretensão de tolher os trabalhos dos professores.
Como já foi citado anteriormente elas aparecem como uma sugestão.
No capítulo seguinte apresenta-se o conteúdo de circuitos, mas
especificamente os que tratam de associação de resistores elétricos, além de
estratégias pedagógicas de aprendizagem.

9
Ciências da natureza matemática e suas tecnologias; linguagens e códigos e ciências humanas.

53

4. Desenvolvimento
4.1 Apresentação do conteúdo de circuitos elétricos e estratégias
pedagógicas de aprendizagem
Neste tópico trata-se da criação de situações de aprendizagem,
especificamente enfocando-se a temática circuitos de resistores elétricos.

Figura 4.1 - Mapa Conceitual que representa a estrutura deste capítulo.

54

Para a apresentação do conteúdo em sessões didáticas, foram utilizados,
como base teórica, os seguintes livros de ensino médio: JÚNIOR, et al, 2003;
GASPAR, 2000; ÁLVARES e LUZ, 2006.
É comum, em nível de ensino médio, tratar o conteúdo de resistores
considerando-os como resistores ôhmicos10.
Para se construir uma visão preliminar do corpo de conteúdo, numa primeira
abordagem em sala, apresenta-se um mapa conceitual, para a partir desta
estratégia pedagógica se promover o processo de ensino e aprendizagem. Sem
perda de generalidade, apresenta-se a seguir o mapa conceitual associado ao
objeto da discussão.

Figura 4.2 - Mapa Conceitual caracterizando circuitos elétricos, detalhando algumas
situações de aprendizagem relacionadas ao estudo de resistores elétricos,
enfocando aspectos fenomenológicos e efeitos que ocorrem na vida cotidiana.

10
São resistores que, mesmo se variando a corrente elétrica que passa pelo mesmo, permanecem com o valor da
sua resistência invariável.

55

Analisando o mapa conceitual da figura 4.2 observam-se os principais
conceitos tratados no estudo de circuitos elétricos simples, representados nas caixas
do mapa conceitual. Conceitos estes que são organizados hierarquicamente no
mapa partindo-se de conceitos mais gerais para conceitos mais específicos.
Num impacto inicial, o aluno se depara com toda uma estrutura de conceitos
que deverão ser progressivamente trabalhados nas sessões didáticas.
Ilustrando a importância do mapa conceitual no processo de construção do
conhecimento, vejamos a seguinte situação de aprendizagem: se o aprendiz for
convidado a navegar num trecho definido partindo-se da caixa do conceito resistores
na direção da caixa de conceito efeito joule, o mesmo analisa a seguinte situação:
resistores transformam energia elétrica em energia térmica por efeito Joule. Neste
caso, a navegação se processa entre 4 caixas de conceitos do mapa conceitual,
ligadas por 3 frases de ligação.
Do ponto de vista da construção de aprendizagem, segundo Ausubel, o
aprendiz precisa já ter atingido o estágio de domínio conceitual da primeira caixa de
ligação, no caso, resistores. A frase de ligação criará uma situação de organizador
prévio para que o conceito da caixa subseqüente sofra um processo de ancoragem,
facilitando assim o processo de aprendizagem. E assim por diante.
Tal ciclo de navegação, quando completado, criará na estrutura do aprendiz
um subsunçor mais abrangente e inclusivo, relacionando o resistor ao efeito Joule.
Claro que ações de mediação pedagógica do professor ou uma dinâmica de
aprendizagem que promova o processo de aprendizagem colaborativa entre um
grupo de aprendizes tende a induzir um efeito de participação mais ativa dos alunos,
promovendo assim, um trabalho cooperativo de equipe mais participativo e dando
margem a discussão e criatividade dos alunos.
Partindo-se da análise anterior, o aluno pode navegar no mapa de forma
personalizada, escolhendo trechos com percursos de navegação maiores ou
menores, permitindo assim identificar eventuais deficiências na internalização de
novos conceitos em sua estrutura cognitiva. Procedendo assim, a aprendizagem
tende a ser tornar mais significativa, isto é, com uma tendência do aprendiz
conseguir eleger os subsunçores mais significativos que permitirão a construção dos
conhecimentos necessários sobre circuitos elétricos. O mapa conceitual
apresentado, nos seus níveis hierárquicos mais gerais, mostra que há diferentes
formas de constituição de circuitos além do tipo circuito de resistores elétricos,
podendo incorporar capacitores e leds, mas esta situação de aprendizagem não

56

representa o objeto da presente pesquisa, que objetiva conceber atividades de
aprendizagem apenas para circuitos de resistores elétricos.
No subparágrafo a seguir apresenta-se a fundamentação da teoria necessária
à aprendizagem de conceitos de eletricidade, para alunos do ensino médio, o que
caracteriza, do ponto de vista do processo de aprendizagem, que se tratarão de
situações específicas, envolvendo a construção de estágios de conceituação
fenomenológica e formulação matemática decorrente e associada à fenomenologia.

4.1.1 Resistores
Inicialmente define-se resistor elétrico como “um elemento de um circuito que
tem como função exclusiva efetuar a conversão de energia elétrica em
térmica” (JÚNIOR et al, 2003, p.108). Além desta função, percebe-se que um
resistor no circuito também pode funcionar como um limitador de corrente, além de
ser usado também para gerar uma queda de tensão em determinado trecho de um
circuito elétrico.
Observe que na figura 4.3 representa um resistor elétrico de resistência R,
mantida constante, submetido a uma diferença de potencial V fixa e percorrido por
uma corrente i

Figura 4.3 - Circuito elétrico, composto por uma resistência, R, e uma fonte de
tensão representada por V, onde circula uma corrente elétrica, i.

Variando-se agora a tensão da fonte, decorre uma variação na corrente
elétrica. É verificado experimentalmente que esta variação de corrente é
proporcional a variação da voltagem da fonte, sendo que a razão entre as duas é a
resistência.
A partir daí obtém-se a lei de Ohm:

V = Ri (Equação 4.1)

O resistor que obedece a equação 4.1, classifica-se como resistor ôhmico.
Uma outra forma de identificar se o resistor é ôhmico ou não é partir da análise do

57

gráfico da diferença de potencial em função da corrente. Como se percebe na figura
4.3, se o resistor é ôhmico o gráfico da diferença de potencial em função da corrente
é uma reta. Se o resistor é não-ôhmico o gráfico da diferença de potencial em
função da corrente é não linear (Figura 4.4).

Figura 4.4 - Curva característica de Figura 4.5 - Curva característica
um resistor elétrico ôhmico. de um resistor elétrico não-
ôhmico.

A seguir, apresenta-se como estes resistores podem ser associados em
circuitos e quais as características de cada tipo de associação.

4.1.2 Associação de resistores elétricos em circuitos

A associação de resistores em circuitos é utilizada quando se pretende
trabalhar com valores de resistências que não são encontradas nos resistores
comerciais ou quando se pretende alterar a corrente que percorre um determinado
trecho do circuito.
Na vida real, inúmeras aplicações podem ser exemplificadas durante a
ocorrência de sessões didáticas, promovendo-se uma discussão junto aos alunos,
como elemento motivador para que os mesmos desenvolvam o interesse pelo
assunto. Dentre algumas aplicações, podem ser citadas: as instalações elétricas
prediais e residenciais, as placas de circuitos presentes nos diversos a parelhos
elétricos e eletrônicos, dentre outras.
Retornando à discussão fenomenológica, a associação de resistores é muito
comum em vários sistemas, principalmente quando se deseja produzir uma
resistência à passagem da corrente elétrica em determinado trecho do circuito e
numa situação onde somente um resistor não é suficiente. Quando se utiliza de uma
associação de resistores, sempre é possível representar a resistência global do

58

circuito pelo denominado Resistor Equivalente. Este representa a resistência
equivalente ao conjunto de resistores instalados no circuito. No que diz respeito ao
tipo de associação que se pode desenvolver com resistores, é possível diferenciá-
las em dois tipos: a associação denominada em série e a em paralelo, o que é
analisado no subitem a seguir.

4.1.3 Associação de resistores elétricos em série

Define-se que os resistores de um circuito estão associados em série quando
são associados no circuito um seguido do outro, conforme mostra a figura 4.6. Em
uma associação em série, a resistência equivalente sempre será maior que a
resistência do maior resistor do conjunto de resistores do circuito11. Isto acontece
por conta da corrente que passa por todos eles ser a mesma, como pode ser
observado na figura 4.6.

i = i1 = i 2 = i 3 = i 4 (Equação 4.2)

Entende-se i1 como sendo a corrente que passa pelo resistor R1, i2 a corrente
que passa pelo resistor R2, i3 pela corrente que passa pelo resistor R3 e i4 pela
corrente que passa pelo resistor R4.

Figura 4.6 - Esquema representativo de uma associação de resistores em série.

De acordo com o que foi dito no tópico 4.1.1, sabe-se que cada um dos
resistores irá ocasionar uma queda de tensão na medida em que a corrente vai
passando pelos mesmos. Desta forma, pode-se descrever a tensão fornecida pela
fonte ao circuito em função da queda de tensão ocasionada em cada um dos

11
Isto é o que mostraremos a partir das equações 4.1, 4.2 e4.3.

59

resistores componentes dos trechos do circuito, matematicamente representado da
seguinte forma:

V = V1 + V2 + V3 + V4 (Equação 4.3)

Agora o objetivo se constitui em encontrar como será representada a
resistência equivalente de um circuito em série.
Se substituirmos a equação 4.1 na eq. 4.3, resulta:

Req . i = R 1 . i 1 + R 2 . i 2 + R 3 . i 3 + R 4 . i 4 (Equação 4.4)

A partir daí, como a corrente que passa por todos os pontos da associação é
a mesma (Equação 4.2), induz-se que para calcular a resistência equivalente de
uma associação em série (Figura 4.7), sem perda de generalidade, se deve somar
os valores das resistências de cada um dos resistores da associação.

Req = R 1 + R 2 + R 3 + R 4 (Equação 4.5)

Finalmente, a figura 4.7 é construída para se visualizar graficamente a forma
do circuito contendo a resistência equivalente.

Figura 4.7 - Representa uma simplificação do circuito da figura 4.5

No subitem seguinte será apresentada a discussão do circuito de resistências
elétricas em paralelo.

4.1.4 Associação em paralelo
A associação de resistores elétricos em paralelo é utilizada quando se deseja
reduzir a resistência global12 de um circuito ou distribuir a corrente fornecida pela
fonte. Para a associação em paralelo, se deve associar os resistores conforme
indicado na figura 4.8.

12
Resistência equivalente

60

Figura 4.8 - Esquema representativo de uma associação de resistores elétricos em
paralelo.

Observa-se na figura 4.8 que a diferença de potencial fornecida pela fonte é a
mesma para todos os resistores da associação em paralelo do circuito em análise,
isto considerando os fios e a fonte ideais, isto é, não apresentam resistência à
passagem da corrente.
A partir disto, pode-se escrever:

V = V1 = V2 = V3 = V4 (Equação 4.6)

Entende-se V1, V2, V3 eV4 como as diferenças de potencial a que estão
respectivamente submetidos, os resistores R1, R2, R3 e R4.

A partir da figura 4.8, percebe-se uma divisão da corrente global do circuito
em i1, i2, i3 e i4. Desta forma, pode-se representar a corrente global que percorre o
circuito coma soma das correntes que passam por cada um dos resistores.

i = i1 + i 2 + i 3 + i 4 (Equação 4.7)

Agora o objetivo se constitui em encontrar como será representada a
resistência equivalente de um circuito em paralelo. Para isto, Manipula-se a equação
4.1 e substitui na equação 4.7, obtendo:

V V V V V
= 1 + 2 + 3 + 4 (Equação 4.8)
Req R1 R2 R3 R4

A partir daí, como foi discutido anteriormente que diferença de potencial é a
mesma para todos os resistores da associação em paralelo do circuito em análise,

61

equação 4.6, pode-se mostrar, sem perda de generalidade, que o inverso da
resistência elétrica do resistor equivalente é igual a soma dos inversos das
resistências elétricas dos resistores associados.

1 1 1 1 1
= + + + (Equação 4.9)
Req R1 R2 R3 R4

Na figura 4.9 a seguir é apresentado um modelo de mapa conceitual que
aborda associação de resistores elétricos. Tanto o mapa conceitual da figura 4.1
quanto este, foram desenvolvidos usando como ferramenta o CMap Tools 13.

Figura 4.9 - Mapa Conceitual caracterizando associação de resistores elétricos em
série e paralelo, detalhando algumas situações de aprendizagem relacionadas ao
estudo citado, considerando-se o valor do potencial elétrico da fonte constante e
supondo que os fios do circuito condutores ideais.

Os mesmos princípios de construção do conhecimento comentados no
subitem 4.1, quando se trabalham trechos do mapa conceitual da figura 4.9, através
da ligação entre conceitos contidos nas caixas do mapa e frases de ligação, são
agora automaticamente extensíveis para o aprendiz trabalhar os conteúdos de
aprendizagem relacionados a circuitos elétricos.

13
O Cmap Tools está disponível para download, grátis, no seguinte endereço:
http://www6.ufrgs.br/leadcap/pagina/cmap/

62

O software CMap Tools é uma poderosa ferramenta pedagógica, baseada na
teoria da aprendizagem significativa de Ausubel e mapas conceituais de NOVAK. Foi
desenvolvido pelo Institute for Human Machine Cognition da University of West
Florida14, sob a supervisão do Dr. Alberto J. Cañas. É um software para autoria de
mapas conceituais, que permite ao usuário construir, navegar e compartilhar
modelos de conhecimento representados com mapas conceituais. Esta ferramenta é
independente de plataforma e permite aos usuários construir e colaborarem de
qualquer lugar na rede, internet e intranet, durante a elaboração dos mapas
conceituais com outros usuários. Ele foi desenvolvido utilizando Java, permitindo
com isso ser executado em várias plataformas. O mesmo utiliza o Cmap Server que
é utilizado para armazenar mapas e seus recursos permitindo que o usuário
compartilhe os mapas conceituais através da internet para trabalhar de forma
colaborativa com outros usuários.
Uma das características importantes no uso do CMap Tools, é a possibilidade
de exportar os mapas em formato XML/XTM. Esta operação permitirá que uma outra
ferramenta utilize os mapas para ajudar a construir o seu mapa de navegação, ou a
inserção de outros tipos de mídia, enriquecendo assim a possibilidade de criação de
novas situações de aprendizagem, mediação pedagógica e inclusão digital.
No capítulo seguinte apresenta-se a metodologia utilizada para a efetivação da
pesquisa. Este trata da descrição das etapas da pesquisa que consta da aplicação
de um questionário para posterior realização de uma atividade experimental e
finalizando com uma proposta de desenvolvimento de um ambiente virtual de
aprendizagem.

14
http://www.ihmc.us

63

5. Metodologia
Para a realização desta investigação, utiliza-se a pesquisa-participante numa
abordagem qualitativa. A preferência pela pesquisa-participante incidiu a posteriori
por ter-se efetivado algumas leituras sobre o campo das pesquisas educacionais e
por avaliar que a pesquisa necessitava de interferências e ações, em que se
pudesse organizar um plano de ação que objetivasse ao entendimento e à visão dos
indivíduos envolvidos na pesquisa.
Corrobora-se com Brandão (2001) quando diz que a pesquisa-participante é
uma arte de pesquisa na qual os sujeitos participam no diagnóstico de sua própria
realidade, com vistas a requerer uma mudança igualitária em melhoramento dos
sujeitos envolvidos na pesquisa. Desse modo, é uma pesquisa orientada para a
ação.
Em certo grau, a pesquisa-participante é vista como uma abordagem que pode
definir conflitos contínuos entre o processo de origem do conhecimento e a
aplicabilidade deste conhecimento, em meio ao mundo "acadêmico" e o "imaginário",
entre a “ciência” e a “vida”.
Com base nesse propósito, busca-se a utilização da pesquisa qualitativa na
abordagem da pesquisa-participante, com base teórico-metodológica na teoria de
Aprendizagem Significativa de Ausubel.
Desse modo, a pesquisa qualitativa contribuiu nesta investigação no sentido da
não quantificação dos dados, mas também considerá-los em suas análises
qualitativas. A relevância desse modelo de pesquisa se dá pela valorização do
pesquisador, levando-o para o contato direto com o contexto em onde ocorreu a
investigação e, cujos dados foram colhidos espontaneamente no ambiente onde
ocorreu a investigação.
Ainda, esta investigação, com base na pesquisa qualitativa, admitiu também a
forma de estudo de caso, que ao mesmo tempo forneceu com eficiência a este
experimento, no sentido de trabalhar com a observação, a entrevista e a análise
documental.
Para Hartley (1994) o estudo de caso consiste em uma investigação detalhada,
com vistas a prover uma análise do contexto e dos processos envolvidos no
acontecimento em estudo. O fenômeno não está disjunto de seu contexto, pois o
interesse é a relação entre o fenômeno e o contexto. A abordagem de estudo de
caso não é um método propriamente dito, mas uma estratégia de pesquisa.

64

Ainda, para Bell (1989) justificando o uso do estudo de caso, podemos dizer
que a grande vantagem desse modo de pesquisa é permitir ao pesquisador
concentrar-se em um aspecto ou situação específica e identificar, ou tentar
identificar, os diversos processos que interagem no contexto estudado.
O uso dos questionários e outros métodos estruturados conseguem respostas
aos aspectos especificamente questionados, os estudos de caso ajudam, ou seja,
são mais receptivos as informações não previstas pelo pesquisador, por isso, esse
método escolhido para subsidiar esse processo investigativo.
A postura que se adota é de participante no processo investigativo, informando
ao grupo os propósitos da pesquisa naquele ambiente, e colocando-os como
sujeitos ativos, tendo por finalidade elucidar e indicar uma prática investigativa que
conservasse e adotasse a estrutura cultural da situação em foco, a não – distinção
situacional de pesquisador e sujeitos, o rigor científico, o formalismo acadêmico e o
critério qualitativo, permitindo o registro e o diagnóstico de todos os métodos
possíveis.
Incorporado à pesquisa qualitativa, dando apoio à organização, registro e
coleta dos dados, utiliza-se à pesquisa participante (DEMO, 1982), escolhida por
suas características definidas, sua autenticidade e compromisso, pela restituição
metódica da informação produzida e pela moderação metodológica.
A informação produzida pela pesquisa participante não se prende a esquemas
intelectivos a priori, tem identidade, não permitindo assim copiar teses e imitar
autores, sem levar em conta a realidade e o contexto cultural da pesquisa.

5.1 Procedimentos metodológicos
Reenfatizando o que foi descrito no capítulo 2, subitem 2.1, a pesquisa foi
desenvolvida na escola de ensino médio, denomina Liceu do Conjunto Ceará
(L.C.C.), localizada no bairro Conjunto Ceará, em Fortaleza, contando com cerca de
1.700 alunos matriculados e distribuídos nos três turnos.

65

Figura 5.1 - Mapa conceitual que descreve as etapas da pesquisa, estabelecendo a
ligação entre elas.

Para se conceber uma primeira tomada de posição em relação ao
conhecimento dos alunos, concebeu-se, após as seções didáticas, a aplicação de
um questionário, ver Anexo II, que foi aplicado num conjunto de seis alunos,
monitores do laboratório de física, todos do segundo ano do ensino médio e
matriculados na escola, sendo que apenas quatro preencheram os questionários, os
demais faltaram.
Tal atividade foi concebida para inicialmente se diagnosticar o nível de
conhecimento dos alunos, na temática eletricidade, destacando-se conceitos
relevantes relacionados ao tema, para posterior concepção de uma atividade no
laboratório de práticas experimentais e enfocando o estudo de circuitos elétricos.
Destaca-se ainda que nenhum dos alunos cursar a disciplina que tivesse lhes
apresentado estes conteúdos.

66

Para prover uma formação inicial nos alunos antes da aplicação do
questionário, foram programadas e ministradas 6 horas-aula teóricas e 2 horas-aula
práticas (2h), versando sobre conteúdos de eletricidade com enfoque principal na
concepção física de circuitos de resistores elétricos. Os conteúdos foram
estruturados e trabalhados em sala de aula, espelhando-se na teoria da
aprendizagem significativa de Ausubel, buscando construir uma aprendizagem
significativa, a partir de conhecimentos prévios (subsunçores) que os alunos
eventualmente possuíssem sobre a teoria de eletricidade, porém focada na
concepção teórica de circuitos de resistores elétricos.
A partir daí, trabalhando a construção de conceitos mais abrangentes,
conforme a proposta ilustrada na discussão das figuras 4.1 e 4.7, onde se
exemplificou a construção de conhecimentos físicos, partindo-se de conceitos
(caixas dos mapas conceituais) e utilizando-se frases de ligação (organizador
prévio), para ancorar um novo conhecimento (caixa de conceito do mapa
conceitual), levando ao aprendiz internalizar uma nova proposição (MOREIRA,
1983).
A metodologia concebida para a realização da prática pelos alunos é descrita a
seguir.
Inicialmente o professor leva os alunos ao laboratório, onde é realizada uma
atividade pedagógica de avaliação de conhecimentos prévios (subsunçores) de
conteúdos de eletricidade, denominado teste pré-laboratório, conforme o quadro 5.1.

Quadro 5.1 Atividade de avaliação preliminar para avaliar os subsunçores dos
alunos relativos a conteúdos necessários à aprendizagem de associação de
PRÉ-LABORATÓRIO
Responda às perguntas:
01. Cite alguns tipos de materiais resistivos.
02. Como você pode encontrar a resistência equivalente e uma associação de:
a) três resistores em série, todos de resistências diferentes?
b) três resistores em paralelo, todos de resistências diferentes?
c) n resistores em paralelo, todos de resistências diferentes?

Concluída esta atividade, há uma breve discussão com os alunos sobre a
resolução das questões, para tanto, inicialmente se convidam os mesmos para

67

comentar verbalmente suas soluções e interagir entre si, momento em que são
sanadas eventuais dúvidas.
Numa etapa seguinte, se procede aos estágios relacionados à
execução da prática. Para tanto, os alunos lêem e discutem com o professor a
seqüência de etapas caracterizadas nos quadros 5.2, 5.3, 5.4 e tabela 5.1, momento
em que são sanadas eventuais dúvidas.
O quadro 5.2 caracteriza quais os objetivos a serem atingidos pelos
alunos ao final da atividade experimental. Neste estágio, estabelece-se um processo
de diálogo no laboratório, para conscientizar os alunos do que e como deva ser
procedido na realização do experimento para se alcançarem os objetivos traçados. É
neste estágio que os alunos tomam conhecimento do material utilizado e
instrumentos de medição utilizados, ver quadro 5.3.
No Anexo III são apresentadas fotos da fonte de tensão variável, observar na
figura A.III.1, multímetro digital, figura A.III.2 e finalmente placa de acrílico, utilizada
para a montagem de circuitos de resistores elétricos em série e paralelo, como
ilustra a figura A.III.1.

Quadro 5.2 Objetivos traçados para realização da atividade pedagógica de prática
experimental de associação de resistores elétricos em série e paralelo
OBJETIVO
Familiarizar-se com um circuito elétrico;
Conhecer as grandezas físicas: Resistência, tensão, e corrente
elétrica;
Trabalhar com instrumentos de medidas elétricas (voltímetro,
amperímetro e ohmímetro);
Comprovar através da prática os conhecimentos sobre circuito
elétrico;

Quadro 5.3 Material utilizado para realização da atividade pedagógica da prática
experimental de associação de resistores elétricos em série e paralelo.
MATERIAL UTILIZADO
Painel acrílico para associação de resistores;
Resistores;
Multímetro;
Fonte de tensão (0 V – 30 V CC);
Fios e conexões;

Cumprido a etapa acima, o professor cria uma situação de aprendizagem,
procurando exemplificar para os alunos a ligação do experimento com exemplos do
mundo cotidiano. Ilustrando e sem perda de generalidade, uma situação criada é

68

que o circuito faz parte de um equipamento circuito, e que deva ser monitorado para
que a resistência equivalente seja tal que o circuito não aqueça muito.
Examinando o circuito inicial, o aluno verá que ele possui apenas um resistor
elétrico. O quadro 5.4 irá caracterizar algumas situações práticas, onde o aluno será
induzido a uma tomada de decisão posterior de como minimizar o aquecimento do
circuito, pois a tensão da fonte será gradativamente aumentada, o que ocasiona o
aquecimento do resistor por efeito Joule, como comentado no capítulo 4, subitem
4.1. Após a fonte atingir um valor crítico de voltagem, o aluno será neste momento
convidado a adicionar ao circuito elétrico em série ou paralelo, para minimizar o
efeito de aquecimento.
Portanto, a etapa seguinte da prática laboratorial consiste dos alunos executarem
as medições recomendadas, conforme a metodologia definida no quadro 5.4.
Novamente aqui se destaca que os alunos são convidados a discutirem e planejar
entre si a realização desta tarefa.

Quadro 5.4 Descrição das etapas de medição e aquisição de dados experimentais
para realização da atividade pedagógica da prática experimental de associação de
resistores elétricos em série e paralelo.
ETAPAS DE MEDIÇÃO E AQUISIÇÃO DE DADOS EXPERIMENTAIS
Monte o circuito de acordo com esquema abaixo:

A
V R
0 V – 30 V Circuito 03

Com o auxílio do ohmímetro, encontre a resistência a ser usada e
chame-a de R1.
R1 vale: _______ Ω;
Cuidado! Faça antes uma estimativa da corrente que passará no
resistor R1;
Ligue-o a uma fonte de tensão. Cuidado! Esta não pode ultrapassar
30 V;
Após a montagem, comece a variar a tensão, obedecendo os
valores da tabela 01, para um resistor R1;
Anote os valores da corrente elétrica referente a cada valor da
tensão na tabela 01.
Após atingir o valor de 12 V, adicione uma nova resistência R2 de:
_______ Ω, escolhida por você, mas que atenda ao critério de
diminuir o aquecimento causado no circuito pelo aumento de
corrente e continue o procedimento, medindo o valor da corrente e
preenchendo a tabela.

69

Vencida a etapa anterior, em seguida os alunos são convidados a registrarem
os dados experimentais obtidos das medições de corrente na tabela 5.1

Tabela 5.1 Resultados experimentais obtidos da variação da corrente, i (mA), em
função da variação de tensão V(V), e arranjo de circuito elétrico adotado. Os valores
da corrente são medidos pelo aluno e o arranjo de resistores é definido em função
da prática.
Tensão
0,0 4,0 8,0 12 16 20 24 28
(V)
Corrente
(mA)

Concluídas as etapas da experimentação, os alunos devem em seguida
realizarem uma atividade pedagógica denominada teste pós-laboratório, ver quadro
5.5, para se analisar o que efetivamente os alunos conseguiram internalizar em suas
estruturas cognitivas.

Quadro 5.5 Atividade pedagógica de avaliação posterior à realização da atividade,
para avaliar os subsunçores dos alunos relativos aos novos conteúdos adquiridos
durante o experimento de associação de resistores elétricos.
PÓS-LABORATÓRIO

01. Qual a finalidade da resistência elétrica em um circuito elétrico?
02. A partir de 12 volts, a resistência foi alterada, sendo assim comente as
afirmações:
I - O professor poderia apenas trocar a resistência R1 por uma resistência maior.
II - A resistência R2 poderia ser obtida pela associação de R1 com uma resistência
menor.
III - Quando você aumentar a resistência no circuito da prática o valor da corrente
elétrica que o atravessa diminui.
IV - A melhor maneira de obter uma resistência R2 maior que R1 é associar R1 em
paralelo com qualquer outra resistência contida no painel acrílico.
03. Através dos valores da corrente elétrica obtidos na tabela 01 com tensões de
até 12 volts, comprove através de cálculos e gráficos se o resistor trabalhado é
ôhmico ou não.
04. Ainda com os dados da tabela 01, para tensões de 16 volts a 30 volts, o circuito
apresenta a mesma característica resistiva do anterior? Justifique.

70

Cumprido os procedimentos metodológicos acima, parte-se então para se
conceber uma segunda estratégia pedagógica, em função da análise dos resultados,
obtidos a partir da aplicação dos questionários e posterior análise dos impactos de
aprendizagem decorridos da prática experimental.
Tal estratégia consiste na concepção e desenvolvimento de um AVA, visando
s e promover uma aprendizagem significativa, enfocando o estudo de associações
de circuitos de resistores elétricos em série e em paralelo, para que os alunos
possam ter uma visualização de diversos efeitos relacionados ao comportamento
físico de circuitos elétricos, quando se trabalha com diferentes arranjos de resistores
e se varia o valor do potencial da fonte.
Uma estratégia pedagógica é que o AVA sirva para ajudar a superar a
carência de subsunçores necessários para estabelecer a ligação entre os conceitos
físicos (resistência, tensão, corrente), instrumentos de medição (voltímetro,
amperímetro) e a apropriação significativa de novos conhecimentos relacionados a
associação de resistores elétricos em série e paralelo. Pedagogicamente equivale a
se trabalhar o estabelecimento de organizadores prévios.
Assim, esta proposta para concepção e construção do AVA foi trabalhada na
plataforma Mathematica, utilizando-se poderosos recursos computacionais de
programação simbólica. Tal tecnologia digital viabiliza criar diversas estratégias
pedagógicas de ensino e aprendizagem e estabelecerem novas situações de
aprendizagem significativa.
Assim, utilizando-se a simulação e visualização de diferentes situações do
comportamento da resposta do circuito elétrico, o aluno e professor podem contar
com o uso de recursos multimídia para exercerem a criatividade e trabalho
cooperativo.
Explanadas as duas propostas de atividades de aprendizagem, isto é, ação da
prática experimental e construção do AVA, para se trabalhar os principais obstáculos
de aprendizagem pontuados pelos alunos no questionário aplicado.
Descreve-se no capítulo a seguir a análise dos resultados obtidos na pesquisa
realizada junto ao grupo de alunos citados.

71

6. Resultados e discussão
O questionário (Anexo II) foi aplicado para perceber quais foram as dificuldades
encontradas pelos monitores do laboratório de física da escola de ensino médio
Liceu do Conjunto Ceará.
Como mencionado anteriormente, apenas 4 alunos preencheram o
questionário, para diagnosticar o nível de conhecimento dos alunos e fornecer
subsídios para justificar o desenvolvimento de um AVA enfocando o estudo de
associações de circuitos de resistores elétricos em série e em paralelo, para que os
alunos possam ter uma visualização de diversos efeitos relacionados ao
comportamento físico de circuitos quando se trabalha com diferentes arranjos de
resistores.
As respostas à primeira questão estão apresentadas na tabela 6.1, mostrada a
seguir:
Questão 1: Preencha a tabela a seguir, que relaciona quais conceitos você conhecia
e qual era este grau de conhecimento com cada um deles.

Tabela 6.1 Levantamento do nível de conhecimento em um universo de quatro
alunos, da segunda série do ensino médio, expresso em percentagem, destacando
conceitos relevantes relacionados ao tema eletricidade, para concepção de uma
atividade laboratorial, enfocando o estudo de circuitos elétricos.
Dominava Dominava Ouviu falar, mas Nunca ouviu
perfeitamente. razoavelmente. não dominava. falar.
Voltagem (ddp) 75% 25%
Corrente elétrica 50% 50%
Resistência 75% 25%
Resistor 75% 25%
Circuito 25% 75%
Condutores 25% 75%
Isolantes 25% 50% 25%
Multímetro 25% 50% 25%
Amperímetro 50% 50%
Voltímetro 75% 25%
Associação de 25% 75%
resistores em
paralelo
Associação de 25% 75%
resistores em
série
Corrente contínua 25% 50% 25%
Corrente 25% 50% 25%
alternada
Curto-circuito 50% 50%

72

Efeito Fisiológico 25% 75%
(choque)
Efeito Joule 25% 75%

Pelo que foi respondido pelos alunos na tabela 6.1, percebe-se que os
conceitos subsunçores para o estudo de circuitos de resistência elétricos simples
não eram do conhecimento da maioria dos alunos, onde 75% da amostra
populacional revelou nunca ter ouvido falar nos assuntos “associação de resistores
elétricos em série e paralelo”. Nenhum dos alunos “não dominava perfeita ou
razoavelmente o assunto”. E ainda 25% da amostragem populacional declarou que
“ouviu falar, mas não dominava a temática”.
Em contrapartida, observando-se os valores percentuais dos níveis de
respostas dos alunos ao grau de conhecimento de conceitos subsunçores
necessários ao estudo de associação de circuitos, como as temáticas: voltagem,
corrente elétrica, condutores, isolantes, entre outros, tais valores são de domínio
bem mais familiar aos alunos que seus níveis de conhecimento de associação de
Também observa-se na tabela que os alunos apresentam um nível mais crítico
de conhecimento de conceitos associados à instrumentos de medição de grandezas,
como voltímetro e amperímetro.
Uma das estratégias necessárias a ser trabalhada junto aos alunos é a
realização de práticas laboratoriais incentivando os alunos utilizarem os
instrumentos de medição, criando-se situações de aprendizagem onde els associem
a teoria aos resultados práticos.
Outra estratégia se constitui em criar subsunçores prévios à realização dos
experimentos, como a promoção de sessões didáticas, para se trabalhar os
conceitos de resistência, circuitos, condutores e assim por diante, para
posteriormente se promover o estudo de circuitos de resistores elétricos de maneira
mais significativa.
A seguir teremos a transcrição da fala dos alunos e a tabulação das respostas
para o segundo item da avaliação aplicada, seguidos da respectiva análise e
discussão dos resultados .

Questão 2: No processo de resolução do problema proposto, pelo professor em
classe, ver anexo V, você provavelmente deve ter encontrado dificuldade. Cite-a(s)
se for o caso.

73

( 75%) Interpretação do enunciado
( ) Vocabulário
( ) Fórmulas matemáticas
( 50%) Entendimento do fenômeno físico15
( ) Outros _______________
Comentários dos alunos:
“Em saber das associações, se são paralelas ou série. Além disso, nada mais. Há! A
questão das unidades de medida”. (A1)
“Quando se entende o fenômeno físico fica mais fácil de se aplicar as fórmulas e
quem sabe até encontrar outra forma de se resolver o problema”. (A2)
“Sim na interpretação do enunciado e no entendimento do fenômeno só preciso dar
mais uma estudada”. (A3)
“Porque não dominei bem o assunto ai na interpretação do enunciado tive
dificuldade”. (A4)

Examinando-se os resultados da questão 2, observa-se que 75% da amostra
populacional de alunos mostrou ter dificuldades na interpretação do enunciado.
Isto mostra, em função dos comentários dos alunos que fica bem claro que os
mesmos apresentam obstáculos de aprendizagem causados pela ausência de
subsunçores relativos ao domínio de conceitos básicos sobre eletricidade, observe-
se a narrativa:
“Porque não dominei bem o assunto ai na interpretação do enunciado tive
dificuldade”. (A4).
“Em saber das associações, se são paralelas ou série. Além disso, nada mais. Há! A
questão das unidades de medida”. (A1)
Observa-se ainda da questão 2, que 50% dos alunos mostraram dificuldades
“no entendimento do fenômeno físico”, observe-se a narrativa:
“Quando se entende o fenômeno físico fica mais fácil de se aplicar as fórmulas e
quem sabe até encontrar outra forma de se resolver o problema”. (A2)
Isto reforça a necessidade do professor trabalhar melhor uma metodologia de
ensino valorizando a fundamentação teórica dos conceitos de física.

Questão 3: A forma como foi trabalhada esta prática de circuitos elétricos
(metodologia), tornou sua aprendizagem:
( )Fácil
(25%)Difícil
( )Indiferente
(75%)Empolgante

“É importante ter um laboratório para aprender na prática a parte teórica”. (A1)

15
Este percentual foi representado como 50%, porque um dos alunos apresentou dificuldade tanto na
interpretação do fenômeno como no entendimento do enunciado

74

“Uma coisa é a teoria e outra é a prática, quando vemos a prática nós nos
empolgamos, pois estamos presenciando o fenômeno que estudamos”. (A2)
“Entendi um pouco”. (A3)
“Pois a maioria das coisas nunca tinha ouvido falar e achei empolgante. Sim que na
prática é melhor de se entender”. (A4)

Observando-se as narrativas dos alunos, nota-se claramente que a
metodologia de ensino e o processo de mediação pedagógica adotados na
condução das etapas da prática deixaram 75% da amostra populacional dos alunos
empolgados. Tal ação despertou nos mesmos uma visão de relacionar a prática com
a teoria, o que constitui um passo importante para permitir ao professor direcionar
suas estratégias pedagógicas de forma a explorar melhor as relações de construção
do conhecimento envolvendo teoria e prática:
“Uma coisa é a teoria e outra é a prática, quando vemos a prática nós nos
empolgamos, pois estamos presenciando o fenômeno que estudamos”. (A2)

Questão 4: No momento da resolução do problema foi proposto que você procurasse
resolver o mesmo usando a maneira tradicional (fórmulas básicas) e através de uma
maneira alternativa. Por qual delas foi mais fácil chegar à solução do problema?
Justifique.
“Por fórmulas básicas, pois já estávamos acostumados a pegar as fórmulas e
somente aplicar”. (A1)
“Foi a maneira alternativa, mais para chegar a essa conclusão foi primeiro
necessário o conhecimento, mesmo que básico, do fenômeno e das fórmulas”. (A2)
“Usando as fórmulas da maneira tradicional deu para entender um pouco”. (A3)
“Através da maneira alternativa, pois foi mais prático chegarmos ao resultado sem
fazer muitos cálculos”. (A4)

Observando-se as narrativas dos alunos, não há um critério dominante junto
aos mesmos para afirmarem qual a forma mais fácil de resolver o problema, pois
50% consideram mais fácil a maneira tradicional.
A narrativa do aluno A1 mostra uma certa tendência mecanicista de
utilizar fórmulas em busca de um resultado numérico, sem partir de uma análise
prévia dos aspectos fenomenológicos, o que pode ser eventualmente um vício
adquirido em função da metodologia de ensino utilizada pelo professor em não
trabalhar melhor os aspectos da fundamentação teórica:
“Por fórmulas básicas, pois já estávamos acostumados a pegar as fórmulas e
somente aplicar”. (A1)
Porém, tal diagnóstico necessitaria ser inferido a partir de um conjunto
amostral contendo um maior número de alunos, para se ter melhor precisão na

75

análise estatística. A afirmativa do aluno A2 corrobora as afirmações anteriores,
embora este último aluno tenha optado pela solução alternativa como sendo a mais
fácil:
“Foi a maneira alternativa, mais para chegar a essa conclusão foi primeiro
necessário o conhecimento, mesmo que básico, do fenômeno e das fórmulas”. (A2)
Numa visão preliminar, uma primeira estratégia recomendada seria analisar
que procedimentos metodológicos de ensino e mediação pedagógica estão sendo
trabalhados pelos professores nas sessões didáticas em sala de aula e no
laboratório de práticas experimentais. E também aferir o nível de conhecimentos de
física que os professores possuem. A partir desta análise, verificar até que ponto tal
realidade pode estar contribuindo para que os alunos mostrem as visões concebidas
na resposta à questão 4.

Questão 5: Comparando as duas propostas de resolução, em qual delas você acha
que teve uma maior aprendizagem? Por quê?
“Meu raciocínio foi fraco, não tive coragem de tentar, preguiça de raciocinar”. (A1)
“Digo que quando aprendemos qualquer coisa na teoria ou seja através de fórmulas
aprendemos mais apenas por cima mais quando vemos a prática temos curiosidade
e procuramos aprofundar os conhecimentos”. (A2)
“Usando a primeira, eu acho. Eu vi as questões sendo resolvidas pela primeira
fórmula e ficou um pouco fácil”. (A3)
“Na segunda pois nem sempre nos nós lembramos da fórmula, sem falar que
chegamos a soluções mais rápido”. (A4)

Analisando agora como os alunos reagiram ao se perguntar em qual das
soluções houve aprendizagem, novamente o aluno 1 alega que seu “raciocínio foi
fraco” e em seguida afirmou que “não tive coragem de tentar, preguiça de
raciocinar”. As afirmações corroboram a análise feita em relação à questão 4, onde a
deficiência de subsunçores no aluno nos aspectos conceituais o levam a um estado
de não conseguir perceber que é necessário se ter inicialmente um domínio dos
conceitos físicos, relativos ao estudo de eletricidade.
Esta deficiência foi comentada durante a análise da questão 1 e também pôde
ser percebida na narrativa do aluno 2, o qual sugere uma estratégia para sanar tal
dificuldade:
“Digo que quando aprendemos qualquer coisa na teoria ou seja através de fórmulas
aprendemos mais apenas por cima mais quando vemos a prática temos curiosidade
e procuramos aprofundar os conhecimentos”. (A2).
Acima observamos que o aluno 2 estabelece que a prática realizada desperta
no aluno a necessidade de estabelecer estratégias visando aprofundar os estudos

76

teóricos para um melhor entendimento dos efeitos observados durante a prática
experimental.
Mas de maneira genérica, na questão 5 nota-se que 75% dos alunos não se
conscientizaram que é necessário aprofundar os estudos teóricos, portanto não se
posicionaram de maneira mais crítica como o aluno 2. Novamente é necessário
analisar junto ao corpo de professores o nível de formação em física e os processos
metodológicos adotados.

Questão 6: O tempo que foi utilizado na formação foi suficiente para o
desenvolvimento de todas as atividades propostas? Justifique.
“Sim o tempo não foi um vilão”. (A1)
“Foi o tempo suficiente para que comprovássemos o que se foi estudado durante as
aulas”. (A2)
“Foi teve tempo de sobra, pois deu para compreender melhor a matéria. Ela é um
pouco difícil”. (A3)
“Sim, pois foram três dias para dar o conteúdo, era melhor se aumentar mais um
pouco”. (A4)

Esclarecendo-se, o que se denomina formação na questão 6, esta se reporta
aos três dias de aulas teóricas (6h), além de um dia de prática (2h). Notas-se que
75% dos alunos acharam o tempo foi até mais que suficiente. Já o aluno 4 também
concorda, mas apenas no tempo da formação teórica e solicita um pouco mais de
tempo para a prática.
“Sim, pois foram três dias para dar o conteúdo, era melhor se aumentar mais um
pouco”. (A4)

Assim, genericamente, considera-se que o tempo não foi um empecilho para
prejudicar a prática.

Questão 7: Que sugestões você daria para que pudéssemos melhorar as nossas
práticas. Explique.
“Como já havia falado que seja explicada a forma com a qual os cientistas chegaram
a essa fórmula, explicando o valor físico e matemático”. (A1)
“Que vejamos sempre exemplos práticos e diários”. (A2)
“As práticas estão boas ta dando para compreender. Seria melhor realizá-las de
novo”. (A3)
“Nenhuma”. (A4)

77

Analisando genericamente o conjunto de respostas dos alunos à questão 7,
nota-se que não há um consenso nas respostas. Embora seja relevante destacar
que há um indicativo que o professor deva valorizar situações de aprendizagem,
onde deva ser mostrado para o aluno como o experimento se relaciona a situações
da vida real, conforme narrado pelos alunos A1 e A2, o que representa 50% da
população amostral:
“Como já havia falado que seja explicada a forma com a qual os cientistas chegaram
a essa fórmula, explicando o valor físico e matemático”. (A1)
“Que vejamos sempre exemplos práticos e diários”. (A2)

O fato do aluno A4 não se manifestar (25% da população) mostra que o
mesmo acumulou algumas deficiências em sua formação em experimentação
científica.
Em função da análise feita junto às respostas dos alunos, para se perceber as
limitações de subsunçores relativas a conceitos de eletricidade considerados
relevantes para se promover uma aprendizagem significativa de circuitos de
resistores elétricos e para estimular junto aos mesmos um processo de
aprendizagem baseada no construtivismo, parte-se em seguida para a concepção
do projeto algorítmico e construção do AVA. Este, dotado de recursos interativos e
para se promover no ambiente de sala de aula a possibilidade de construção de
situações de aprendizagem, focadas para a construção de conhecimentos
relacionados ao estudo de associação de resistores elétricos em série e paralelo, de
forma mais significativa, valorizando-se o uso de gráficos, representativos de
situações físicas diversas, assunto discutido no capítulo a seguir.

78

7. Protótipo do ambiente virtual de aprendizagem: motivação para
uma aprendizagem significativa.

O AVA foi desenvolvido utilizando-se a plataforma o Mathematica 5.016 e um
microcomputador de 1.8 GHz e 1.0GB de memória RAM.
O ambiente computacional concebido possui uma interface que permite se
poder interagir com o mesmo a partir de notebooks17. A partir destes arquivos
gerados pelo Mathematica, se pode navegar não-linearmente pelo ambiente, através
de hiperlinks, que direciona a navegação para outros notebooks ou para uma página
da web.
Uma grande vantagem deste ambiente é que a partir dele se pode realizar
manipulação numérica e simbólica, além de gerar gráficos e animações, recursos
estes que facilitam a interpretação dos fenômenos físicos, tanto na abordagem
teórica como nas práticas experimentais.
A estrutura do ambiente, bem como seus recursos, são apresentados no tópico
seguinte. Vale lembrar que o mesmo foi concebido para ser utilizado como uma
ferramenta pedagógica de auxílio às atividades de ensino e aprendizagem no ensino
médio,
Além disso, o AVA pode ser lido a partir do MathReader, que se constitui numa
plataforma que pode ser gratuita e facilmente baixada via internet18. Desta forma,
entende-se que a utilização do AVA não apresentará nenhuma dificuldade pelo fato
do Mathematica se tratar de um software comercial.
Reenfatiza-se que a velocidade de transformação de recursos tecnológicos
digitais causam uma defasagem entre a utilização de uma tecnologia digital de
última geração e o desenvolvimento de metodologias associadas. Assim, quando
uma metodologia leva algum tempo para ser adaptada à nova tecnologia, então
surge no mercado uma nova versão da última. Com isto, se prevê que num futuro

16
O programa foi elaborado no laboratório OMNI. O qual possui uma licença.
17
São documentos interativos através dos quais os usuários podem se comunicar com o programa. Os
notebooks apresentam vários menus com ferramentas gráficas que auxiliam na criação e execução dos mesmos.
Além disso, ele é utilizado tanto para fazer cálculos analíticos e numéricos, editar textos, apresentar e publicar
resultados. Podem ser facilmente estruturados segundo cadeias hierarquizadas de células e sub-células,
facilitando ao usuário navegar personalizadamente em estruturas de informações, do tipo árvore.
18
Site que deve ser acessado para baixar o MathReader e instalado gratuitamente deste endereço:
http://support.wolfram.com/mathreader/reference/download.html

79

breve os software gratuitos disponibilizarão para os educadores os recursos
utilizados na presente pesquisa.
Outro avanço recente é a versão do Mathematica 6.0, que permite a geração
de documentos interativos, estilo applets Java, geando-se notebooks na extensão
.npb, através da declaração manipulate. Sendo que para execução dos mesmos é
necessário que o usuário baixe, gratuitamente a partir da web19, o Math Player para
a sua execução.
No subparágrafo a seguir apresenta-se a descrição do ambiente, destacando
suas potencialidades pedagógicas e tecnológicas.

7.1 Descrição do AVA para estudo de circuitos de resistores
elétricos
No tocante á apresentação e disponibilidade dos conteúdos de física em
discussão, o ambiente para se trabalhar a temática de circuitos elétricos foi
concebido segundo as propostas da teoria de aprendizagem significativa de Ausubel
(1968). Assim, os notebooks desenvolvidos foram organizados e estruturados em
células, na forma de tópicos, de conceitos e frases mais gerais e inclusivos para
conteúdos mais específicos. Reenfatizando, à medida que se navega
personalizadamente no ambiente, estes conceitos vão sendo detalhados, chegando
a conceitos mais específicos. O mesmo ainda possui mapas conceituais servem de
orientação à navegação e promovem a aprendizagem significativa, permitindo-se
uma rica visualização gráfica de novas situações de aprendizagem.
Na figura 7.1 apresenta-se, numa primeira visão, a estrutura de como o AVA
pode auxiliar para se vencer obstáculos de aprendizagem e se trabalhar a
aprendizagem significativa de novos conceitos, a partir de subsunçores existentes.

19
No endereço pode-se conhecer mais sobre o Mathematica 6.0 <http://www.wolfram.com/products/player/>

80

Figura 7.1 - Mapa conceitual descrevendo numa primeira abordagem, os recursos
pedagógicos do AVA.

81

Os notebooks desenvolvidos apresentam uma formatação padrão, são
constituídos de: título, ajuda, mapa conceitual, conceitos relevantes e, no corpo do
texto dos mesmos, os conteúdos relevantes, para a temática circuito de resistores
elétricos, são apresentados como uma proposta de livro virtual.
Os conceitos relevantes (subsunçores) estão correlacionados aos
denominados conteúdos associados (informações descritivas ou conhecimentos
novos), são os subsunçores necessários para que o aluno possa se apropriar das
novas informações que vão sendo ancoradas às já existentes.
Na figura 7.2, apresenta-se o denominado notebook principal, a partir do qual é
inicializada a navegação pelo AVA, para se trabalhar o estudo de circuitos elétricos.
Nele, podem ser observadas as estruturas comuns a todos os notebooks. Na área
azul, na parte superior da figura, e indicada por (1), apresenta-se o título do tópico a
ser abordado em cada notebook. Logo abaixo, indicado por (2), há a ajuda e o mapa
conceitual. A ajuda apresenta dicas de como se deve executar o notebook, a
manipulação numérica e algébrica, acessar os gráficos e de como se deve proceder
para alterar os parâmetros de entrada. Isto permite se criar várias situações
pedagógicas de aprendizagem, ao se variar valores numéricos dos parâmetros
físicos.
Ainda da figura 7.2, pode-se acessar o mapa conceitual discutido na figura 4.2,
permitindo se visualizar e analisar a hierarquia conceitual e alguns aspectos do tema
circuito de resistores elétricos: circuitos elétricos, detalhamento de algumas
situações de aprendizagem relacionadas ao estudo de resistores elétricos, enfoque
de aspectos fenomenológicos e efeitos que ocorrem na vida cotidiana.
Na parte central da figura 7.2 apresenta-se uma placa de circuito de
computador. Neste momento, se pode contextualizar um momento de discussão
sobre os aspectos de aplicação no mundo cotidiano da pesquisa e indústria,
podendo-se se estender este momento para uma pesquisa na web.
Na parte inferior da figura 7.2, indicada por (3), são apresentados os
denominados conteúdos associados, que se apresentam em um nível mais geral de
significação e de forma contextualizada. Nestes conceitos, há hiperlinks e ou ícones
que, quando clicados, são expandidos, trazendo conceitos menos inclusivos e assim
sucessivamente, até se chegar a conceitos mais específicos.
No canto superior esquerdo da figura 7.2, indicado por (4), apresentam-se
amostras dos conceitos relevantes ao texto trabalhado no notebook. Caso estes não
sejam do domínio do aprendiz, se pode clicar sobre cada um deles e os mesmos

82

abrirão outros notebooks, que funcionarão como organizadores prévios, de forma a
trabalhar aquele conceito específico. A partir de tal estágio, é possível se navegar
pelo notebook principal de forma autônoma e personalizada.
Vale lembrar que qualquer notebook pode ser editado, e que a qualquer momento se
pode, por exemplo, estar alterando parâmetros de entrada, tanto de manipulações
algébricas e/ou analíticas, como de gráficos apresentados no ambiente. Fazendo
assim com que o mesmo possa simular situações físicas não apresentadas nas
aulas, tanto teóricas como práticas.
Outro ponto importante a ser relembrado é que se pode navegar nas diversas
células do AVA de forma não-linear, o que facilita se construir uma navegação
personalizada em busca da construção de conhecimentos, podendo-se trabalhar a
construção de conceitos físicos e exercer manipulação de fórmulas analíticas,
combinado-se à visualização de gráficos, tabelas e animações, também gerados
personalizadamente.
O ambiente permite ao professor exercer o papel de mediador e/ou facilitador
do processo de ensino e aprendizagem. Por se tratar de um ambiente
construcionista, conforme a classificação de Valente (1998b), o mesmo favorece a
autonomia do aluno na construção do conhecimento, dando ao mesmo total
liberdade para escolher seus caminhos de navegação.
Mesmo sabendo que o software Mathematica é um software comercial,
acredita-se que assim como ocorre com outros softwares comerciais, a tendência é,
reenfatizando comentários anteriores, que no futuro os sistemas de computação
simbólica livres incorporem as funcionalidades apresentadas pelo Mathematica
(DOMINGUES; JUNIOR, 2003 apud CARMO FILHO, 2006) e também que estes
recursos incorporados pelos software gratuitos tornem-se cada vez mais avançados.

83

Figura 7.2 - Amostragem destacando o trecho inicial do Notebook principal, do
protótipo do ambiente virtual de aprendizagem, concebido como estratégia para
motivação de aprendizagem significativa de circuitos de resistores elétricos.

A seguir apresenta-se uma discussão dos notebooks, gerados a partir do
AVA20, que se originam a partir da necessidade de expandir e motivar a
aprendizagem de conceitos relevantes, relativos à temática da física eletricidade, e
que vão permitir a aprendizagem significativa de circuitos de resistores elétricos.
No notebook principal, apresentado na figura 7.3, ilustra-se um exemplo do
caráter interativo do mesmo.
Para tanto, utiliza-se uma fase de aprendizagem, decorrida durante a fase do
laboratório de prática experimental, descrita no capítulo 5, metodologia. Observa-se,
no quadro 5.4, a descrição das etapas de medição e aquisição de dados
experimentais, para realização da atividade pedagógica da prática experimental de
associação de resistores elétricos em série e paralelo. E na tabela 5.1 é proposto
que se proceda à medição de dados que expressam os resultados experimentais,
obtidos pela variação da corrente de saída da fonte, i (mA) no circuito de resistores,
em função da variação de tensão V(V) e arranjo de circuito elétrico adotado. Os

20
Ambiente Virtual de aprendizagem.

84

valores da corrente foram medidos pelos alunos e o arranjo de resistores foi definido
pelos mesmos, em função das situações práticas observadas pelos alunos durante a
prática.
Nesta situação de aprendizagem, numa primeira fase de contato com o
equipamento, o valor da tensão é variado de zero até um valor crítico, em torno de
12V, quando se observa que o resistor de 100 W passa por um processo de
aquecimento à medida que a tensão da fonte converge para valores próximos a 12
V. A tabela 7.1 exibe os valores medidos para a corrente de saída da fonte em
função da variação de voltagem imposta na fonte.
Para poder se continuar a aumentar o valor da voltagem, os alunos precisam
discutir e tomar decisões: foi decidido ser necessário redimensionar o modelo de
resistores existente no circuito, adotando-se um novo arranjo em série, para reverter
o processo de aquecimento.
Sem perda de generalidade, para efetivar o segundo estágio de medição, os
alunos decidiram adicionar um novo resistor em série, com valor numérico de
2.200 W. Após tal ação, a o processo de medição no equipamento é reiniciado a
partir da tensão de saída da fonte ser reinicializada para 0,0 V.
Assim, utilizam-se como dados de entrada no notebook em questão os
conjuntos de valores medidos durante os dois estágios de medição de dados
experimentais, de uma das sessões de laboratório, descritos nas tabelas 7.1 e 7.2, a
seguir:

Tabela 7.1 Resultados experimentais obtidos durante o primeiro estágio de medição
de valores experimentais numa sessão de prática de laboratório, expressando a
variação da corrente, i (mA), em função da variação de tensão V(V), e arranjo de
circuito elétrico adotado. Os valores da corrente são medidos pelo aluno e o arranjo
de resistores é definido em função da prática. Houve um processo de aquecimento
crítico quando o valor de voltagem da fonte se aproximou de 12V.
Tensão
0,0 4,0 8,0 12
(V)
Corrente
0,0 40 68 1,2 x 102
(mA)

85

Tabela 7.2 Resultados experimentais obtidos durante o segundo estágio de uma
sessão de prática de laboratório, expressando a variação da corrente, i (mA), em
função da variação de tensão V(V), e arranjo de circuito elétrico adotado. Os valores
da corrente são medidos pelo aluno e o arranjo de resistores é definido em função
da prática. Neste caso, não houve aquecimento nos resistores.
Tensão
0,0 4,0 8,0 12 16 20 24 28
(V)
Corrente
0,0 1,9 3,6 5,3 6,9 8,60 1,0 x 101 1,2 x 101
(mA)

Figura 7.3.a - Notebook que expressa a variação da diferença de potencial em
função da corrente, para se analisar graficamente algumas situações físicas,
decorrentes durante o primeiro estágio da prática laboratorial de circuito de
resistores elétricos. Os dados de entrada são fornecidos pelos valores medidos de
tensão da fonte e corrente de saída da fonte, segundo a tabela 7.1. Os pontos
experimentais estão ligados por segmentos de retas.

86

As figuras 7.3.a, b e c mostram os gráficos de tensão, V(V) versus I(mA),
exibidos em notebooks. Os dados de entrada são fornecidos das tabelas 7.1 e 7.2.
Aqui algumas situações de aprendizagem podem ser discutidas em grupo, como:
Inicialmente os alunos discutem nas figuras7.3.a e b as curvas de resposta de
corrente de saída da fonte, em função da variação de tensão da mesma
Observando em seguida o gráfico apresentado na figura 7.3.c, que se trata de
uma superposição dos dois casos anteriores, inicialmente fica nítido que a corrente
de saída do novo arranjo do circuito em série é bem menor, numa escala de uma
ordem de grandeza, além do efeito de aquecimento por efeito Joule ter sido
totalmente amenizado.
Noutra situação de aprendizagem e observação do comportamento físico do
circuito, a figura 7.3.a é possível se visualizar que, a partir do valor de 4,0 V
fornecido pela fonte ao circuito, ocorre um efeito de não-linearidade de resposta do
resistor, causado pelo aquecimento que se intensifica mais criticamente à medida
que a voltagem tende para 12 V, ocasião em que acorrente atinge 1,2 x 102 mA.
Analisando, em seguida, a figura 7.3.c, nota-se, comparando a relação dos
valores numéricos da corrente de saída da fonte no circuito original e modificado,
existir uma redução de dez para um. Além do mais, no novo circuito a lei de Ohm é
obedecida, isto é observa-se na figura 7.3.b ou c, uma reta.

87

Figura 7.3.b - Notebook que expressa a variação da diferença de potencial em
decorrentes durante segundo estágio da prática laboratorial de circuito de resistores
elétricos, onde se associa um segundo resistor a fim de minimizar o aquecimento.
Os dados de entrada são fornecidos pelos valores medidos de tensão da fonte e
corrente de saída da fonte, segundo a tabela 7.2. Os pontos experimentais estão
ligados por segmentos de retas.

88

Figura 7.3.c - Notebook que expressa a variação da diferença de potencial em
decorrentes durante os dois estágios de medidas da prática laboratorial de circuito
de resistores elétricos. Os dados de entrada são fornecidos pelos valores medidos
de tensão da fonte e corrente de saída da fonte, segundo as tabelas 7.1 e 7.2. Os
pontos experimentais estão ligados por segmentos de retas.

A seguir comenta-se o notebook representado na figura 7.4, que calcula o valor
numérico da resistência equivalente a um circuito série ou paralelo, em função do
número e valores numéricos de seus resistores. Nota-se na figura que o notebook é
auto-instrutivo e solicita alguns parâmetros de entrada:
- se o circuito é em série ou paralelo.
- o número de resistores.
- o valor numérico de cada resistor (Ohm).
Observa-se que após efetuar o cálculo o notebook fornece como saída de
dados a fórmula analítica e o valor calculado para a resistência equivalente.
Num passo seguinte, podem ser propostos novos arranjos de circuitos, feito o
cálculo dos mesmos e proposta uma discussão.

89

Figura 7.4 - Notebook que trata da solução analítica e numérica de associação de
resistores elétricos para promoção de aprendizagem significativa.

Outra situação de aprendizagem que pode ser explorada via recurso de
visualização é se entrar com a variação do número de resistores elétricos de um
circuito em série ou paralelo e se traçar o gráfico da variação de corrente na saída
da fonte, I. Neste exemplo supõe-se que a fonte possui valor fixo de tensão. As
figuras 7.5 e 7.6 ilustram o que se sucede. Vê-se que no caso do circuito em série o
efeito é não linear e a corrente decresce, enquanto no circuito em paralelo a corrente
na saída da fonte cresce e de forma linear.
Tal análise auxilia a aprendizagem significativa do estudo do comportamento
de circuitos em série e paralelo. Finalmente, o gráfico da figura 7.7 superpõe e
permite se visualizar o comportamento da corrente na saída da fonte, nos dois tipos
de associação de circuitos de resistores elétricos.

90

função do número de resistores, na associação em paralelo, para promoção de

91

função do número de resistores, na associação em paralelo, para promoção de

92

função do número de resistores tanto na associação em paralelo ou série, para
promoção de aprendizagem significativa.

No capítulo seguinte apresentam-se as conclusões e sugestões da pesquisa.

93

8. Conclusões e Sugestões

Como analisado inicialmente, os aspectos relacionados às deficiências no
ensino de física, descritos nos capítulos iniciais, que também foram observados e
quantificados via a aplicação de questionários, diretamente na E.E.M Liceu do
Conjunto Ceará, em Fortaleza, num conjunto de quatro alunos-monitores, do
laboratório de física, do segundo ano do ensino médio. A análise às respostas
norteou os pilares para se estabelecer os rumos da presente pesquisa, mostrando
algumas deficiências básicas de formação dos mesmos em conceitos de
eletricidade.
Vive-se um momento onde são buscadas novas estratégias de ensino e
aprendizagem científicos, procura-se destacar o alinhamento do construtivismo a
ações pedagógicas que valorizem os conteúdos de ciências junto ao laboratório de
práticas experimentais, incorporando-se o uso das tecnologias digitais e
vislumbrando-se novas situações de aprendizagem e referenciais pedagógicos, que
mudem a postura crítica do professor, perante tais cenários.
A revisão bibliográfica e fundamentação teórica adotadas definiram como
estratégicos o uso da teoria da aprendizagem de Ausubel, de mapas conceituas de
Novak, reflexão pedagógica em torno da LDB e dos PCNs, para se estabelecer
propostas pedagógicas, concebidas na forma de situações de aprendizagem,
baseadas no mundo cotidiano, laboratório de práticas experimentais e uso do
computador.
Assim, na metodologia de pesquisa, partiu-se para concepção de duas ações
pedagógicas, para se promover a motivação e aprendizagem significativa de
circuitos de resistores elétricos:
A primeira previa uma formação continuada em conteúdos de eletricidade
associados ao entendimento de circuitos elétricos e posterior aplicação de um
questionário, para avaliação de subsunçores dos alunos-monitores.
Foi detectado que os mesmos apresentavam uma maior deficiência de
formação em conceitos de associação de resistores elétricos (75% dos alunos nunca
ouviu falar) e instrumentação e aquisição de dados experimentais (entre 50% e 75%
não dominavam o assunto). Em menor grau de deficiência, os mesmos
apresentavam uma necessidade de formação em conceitos de voltagem, corrente
elétrica e condutores (nestes itens, entre 25% e 75% não dominavam o assunto).

94

Tal cenário apontava para a necessidade de se reestruturar os conteúdos de
forma a promover a motivação para o estudo e a aprendizagem significativa. Daí se
propôs mudanças nos procedimentos da prática experimental, incluindo a estratégia
de se organizar os conteúdos, partindo-se do geral para o específico e tentando se
interligar conhecimentos prévios aos novos conhecimentos utilizando-se mapas
conceituais e se trabalhando organizadores prévios.
No capítulo seis, resultados e discussão, foi apresentada e analisada uma série
de comentários dos alunos, referentes às diversas etapas de realização da prática e
construção de conhecimentos, o que apontou para a estratégia de se desenvolver
um AVA, que explorasse com recursos de visualização uma série de situações de
aprendizagem, buscando-se relacionar o comportamento de circuitos elétricos, aqui
se utilizando uma abordagem construcionista.
Devido o Liceu não haver instalado em prazo previsto novos computadores,
não foi possível avaliar o impacto pedagógico do AVA junto aos alunos, ficando o
mesmo configurado na forma de protótipo, para posterior aplicação em ambiente de
sala de aula, para sua validação conforme os aspectos técnicos e pedagógicos.
Pelo que pode ser observado através da pesquisa bibliográfica deste trabalho,
no tocante a utilização das novas tecnologias da informação e comunicação,
percebe-se que poucos ambientes computacionais de aprendizagem são
fundamentados em teorias de aprendizagem. A maioria é desenvolvida a partir de
visões pedagógicas amadoras.
Coma continuação do trabalho, pretende-se aplicar o ambiente com os alunos
do terceiro ano do ensino médio da escola Liceu do Conjunto Ceará e
posteriormente desenvolver novos ambientes que tratem de temas estudados pelos
mesmos.
Um outro desafio a ser enfrentado é definir estratégias para tentar quebrar os
paradigmas do ensino tradicional que permeia a escola pública. Para isto, tentar-se-
á trabalhar a formação continuada dos professores, mudando-lhes a visão
pedagógica, para que os mesmos reflitam sobre a utilização de ferramentas como
esta.
Com ações educativas assim concebidas se possa contribuir
fundamentadamente para melhorar a aceitação dos alunos com a disciplina de física
do ensino médio. Quem sabe despertar, principalmente nos alunos que apresentam
uma maior dificuldade, um maior interesse e um fascínio pela física.

95

Outros tipos de ações a serem sugeridas em trabalhos posteriores, para
enriquecimento pedagógico, podem estar centradas em ações pedagógicas, como o
uso de metodologias de ensino, citando-se a Engenharia Didática e Seqüência
Fedathi.

96

Bibliografia

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99

Anexos

ANEXO I - Competências e habilidades na área de Ciências da Natureza, na
disciplina específica, Física. (BRASIL, PCN+, 2002, p. 63 – 68)

Na tabela a seguir temos a sugestão das competências, propostas pelos
PCNs, na área de conhecimento de ciências da natureza e especificamente na
física.

Tabela A.I.1: Relação de competências da área e especificas da física
Representação e comunicação
Na área Em Física
Símbolos, códigos e nomenclaturas de ciência e tecnologia.
• Reconhecer e saber utilizar corretamente símbolos, códigos e
nomenclaturas de grandezas da Física, por exemplo, nas
informações em embalagens de produtos, reconhecer símbolos de
massa ou volume; nas previsões climáticas, identificar
temperaturas, pressão, índices pluviométricos; no volume de alto-
Reconhecer e utilizar falantes, reconhecer a intensidade sonora (dB); em estradas ou
adequadamente, na forma oral e aparelhos: velocidades (m/s, km/h, rpm); em aparelhos elétricos,
escrita, símbolos, códigos e códigos como W, V ou A; em tabelas de alimentos, valores
nomenclatura da linguagem calóricos.
científica. • Conhecer as unidades e as relações entre as unidades de uma
mesma grandeza física para fazer traduções entre elas e utilizá-las
adequadamente. Por exemplo, identificar que uma caixa d’água de
2 m3 é uma caixa de 2000 litros, ou que uma tonelada é uma
unidade mais apropriada para expressar o carregamento de um
navio do que um milhão de gramas.
Articulação dos símbolos e códigos de ciência e tecnologia
• Ler e interpretar corretamente tabelas, gráficos, esquemas e
diagramas apresentados em textos. Por exemplo, interpretar um
gráfico de crescimento, ou da variação de temperaturas ambientes;
compreender o esquema de uma montagem elétrica; ler um
medidor de água ou de energia elétrica; interpretar um mapa
meteorológico ou uma fotografia de radiação infravermelha, a partir
da leitura de suas legendas.
• Construir sentenças ou esquemas para a resolução de
Ler, articular e interpretar problemas; construir tabelas e transformá-las em gráfico, para, por
símbolos e códigos em diferentes exemplo, descrever o consumo de energia elétrica de uma
linguagens e representações: residência, o gasto de combustível de um automóvel, em função do
sentenças, equações, esquemas, tempo, ou a posição relativa do Sol ao longo do dia ou do ano.
diagramas, tabelas, gráficos e • Compreender que tabelas, gráficos e expressões matemáticas
representações geométricas. podem ser diferentes formas de representação de uma mesma
relação, com potencialidades e limitações próprias, para ser capaz
de escolher e fazer uso da linguagem mais apropriada em cada
situação, além de poder traduzir entre si os significados dessas
várias linguagens. Por exemplo, compreender que o consumo
mensal de energia elétrica de uma residência, ao longo do ano,
pode ser apresentado em uma tabela que organiza os dados; ou
em um gráfico que permite analisar melhor as tendências do
consumo.
Análise e interpretação de textos e outras comunicações de ciência e tecnologia
• Ler e interpretar informações apresentadas em diferentes

100

Consultar, analisar e interpretar linguagens e representações (técnicas) como, por exemplo, um
textos e comunicações de ciência manual de instalação de equipamento, características de aparelhos
e tecnologia veiculadas por eletrodomésticos, ou esquemas de montagem de móveis.
diferentes meios. • Acompanhar o noticiário relativo à ciência em jornais, revistas e
notícias veiculadas pela mídia, identificando a questão em
discussão e interpretando, com objetividade, seus significados e
implicações para participar do que se passa à sua volta. Por
exemplo, no noticiário sobre telefonia celular, identificar que essa
questão envolve conhecimentos sobre radiações, suas faixas de
freqüência, processos de transmissão, além de incertezas quanto a
seus possíveis efeitos sobre o ambiente e a saúde.
Elaboração de comunicações
• Descrever relatos de fenômenos ou acontecimentos que
envolvam conhecimentos físicos, tais como relatos de viagens,
visitas ou entrevistas, apresentando com clareza e objetividade
suas considerações e fazendo uso apropriado da linguagem da
Física. Por exemplo, elaborar o relatório da visita a uma usina
termelétrica, destacando sua capacidade de geração de energia, o
processo de produção e seus impactos locais, tanto sociais como
ambientais.
Elaborar comunicações orais ou • Elaborar relatórios analíticos, apresentando e discutindo dados e
escritas para relatar, analisar e resultados, seja de experimentos ou de avaliações críticas de
sistematizar eventos, fenômenos, situações, fazendo uso, sempre que necessário, da linguagem
experimentos, questões, física apropriada. Por exemplo, elaborar um relatório de pesquisa
entrevistas, visitas, sobre vantagens e desvantagens do uso de gás como combustível
correspondências. automotivo, dimensionando a eficiência dos processos e custos de
operação envolvidos.
• Expressar-se de forma correta e clara em correspondência para
os meios de comunicação ou via internet, apresentando pontos de
vista, solicitando informações ou esclarecimentos técnico-
científicos. Por exemplo, escrever uma carta solicitando
informações técnicas sobre aparelhos eletrônicos, ou enviar um e-
mail solicitando informações a um especialista em energia solar,
explicitando claramente suas dúvidas.
Discussão e argumentação de temas de interesse de ciência e tecnologia
• Compreender e emitir juízos próprios sobre notícias com temas
relativos à ciência e tecnologia, veiculadas pelas diferentes mídias,
de forma analítica e crítica, posicionando-se com argumentação
clara. Por exemplo, enviar um e-mail contra-argumentando uma
Analisar, argumentar e notícia sobre as vantagens da expansão da geração termoelétrica
posicionar-se criticamente em brasileira.
relação a temas de ciência e • Argumentar claramente sobre seus pontos de vista, apresentando
tecnologia. razões e justificativas claras e consistentes, como, por exemplo, ao
escrever uma carta solicitando ressarcimento dos gastos efetuados
nos consertos de eletrodomésticos que se danificaram em
conseqüência da interrupção do fornecimento de energia elétrica,
apresentando justificativas consistentes.
Investigação e compreensão
Na área Em Física
Estratégias para enfrentamento de situações-problema
• Frente a uma situação ou problema concreto, reconhecer a
natureza dos fenômenos envolvidos, situando-os dentro do
Identificar em dada situação-
conjunto de fenômenos da Física e identificar as grandezas
problema as informações ou
relevantes, em cada caso. Assim, diante de um fenômeno
variáveis relevantes e possíveis
envolvendo calor, identificar fontes, processos envolvidos e seus
estratégias para resolvê-la.
efeitos, reconhecendo variações de temperatura como indicadores
relevantes.
Interações, relações e funções; invariantes e transformações
• Reconhecer a relação entre diferentes grandezas, ou relações de
causa-efeito, para ser capaz de estabelecer previsões. Assim,
Identificar fenômenos naturais ou conhecer a relação entre potência, voltagem e corrente, para

101

grandezas em dado domínio do estimar a segurança do uso de equipamentos elétricos ou a
conhecimento científico, relação entre força e aceleração, para prever a distância percorrida
estabelecer relações; identificar por um carro após ser freado.
regularidades, invariantes e • Identificar regularidades, associando fenômenos que ocorrem em
transformações. situações semelhantes para utilizar as leis que expressam essas
regularidades na análise e previsões de situações do dia-a-dia.
Assim, por exemplo, compreender que variações de correntes
elétricas estão associadas ao surgimento de campos magnéticos
pode possibilitar, eventualmente, identificar possíveis causas de
distorção das imagens de tevê ou causas de mau funcionamento
de um motor.
• Reconhecer a existência de invariantes que impõem condições
sobre o que pode e o que não pode acontecer em processos
naturais, para fazer uso desses invariantes na análise de situações
cotidianas. Assim, a conservação da quantidade de movimento
pode ser utilizada para prever possíveis resultados do choque
entre dois carros, a trajetória de uma bola após ter batido na
parede, o movimento dos planetas e suas velocidades ao redor do
Sol ou o equilíbrio de motos e bicicletas.
• Identificar transformações de energia e a conservação que dá
sentido a essas transformações, quantificando-as quando
necessário. Identificar também formas de dissipação de energia e
as limitações quanto aos tipos de transformações possíveis
impostas pela existência, na natureza, de processos irreversíveis.
Por exemplo, avaliar o trabalho necessário para erguer um objeto
ou empurrar um caixote, a potência de que o motor de um carro
precisa para subir uma ladeira ou a quantidade de calorias para
exercício de atividades esportivas.
• Reconhecer a conservação de determinadas grandezas, como
massa, carga elétrica, corrente etc., utilizando essa noção de
conservação na análise de situações dadas. Assim, por exemplo,
reconhecer a relação entre a vazão de entrada e de saída de um
sistema hidráulico, ou da corrente elétrica que entra e a que sai de
um resistor.
Medidas, quantificações, grandezas e escalas.
• Fazer uso de formas e instrumentos de medida apropriados para
estabelecer comparações quantitativas. Por exemplo, escolher a
forma adequada para medir a quantidade de água presente em um
Selecionar e utilizar instrumentos copo ou a quantidade de alimento em uma embalagem. Ou
de medição e de cálculo, escolher a melhor forma para medir o comprimento de uma sala ou
representar dados e utilizar a distância percorrida em um trajeto longo.
escalas, fazer estimativas, • Fazer estimativas de ordens de grandeza para poder fazer
elaborar hipóteses e interpretar previsões. Por exemplo, estimar o volume de água de um tanque
resultados. ou uma piscina e o tempo necessário para esvaziá-los.
• Compreender a necessidade de fazer uso de escalas apropriadas
para ser capaz de construir gráficos ou representações como, por
exemplo, a planta de uma casa ou o mapa de uma cidade.
Modelos explicativos e representativos
• Conhecer modelos físicos microscópicos para adquirir uma
compreensão mais profunda dos fenômenos e utilizá-los na análise
de situações-problema. Por exemplo, utilizar modelos
microscópicos do calor para explicar as propriedades térmicas dos
materiais ou, ainda, modelos da constituição da matéria para
Reconhecer, utilizar, interpretar e explicar a absorção de luz e as cores dos objetos.
propor modelos explicativos para • Interpretar e fazer uso de modelos explicativos, reconhecendo
fenômenos ou sistemas naturais suas condições de aplicação. Por exemplo, utilizar modelo de olho
ou tecnológicos. humano para compreender os defeitos visuais e suas lentes
corretoras, ou o modelo de funcionamento de um gerador.
• Elaborar modelos simplificados de determinadas situações, a
partir dos quais seja possível levantar hipóteses e fazer previsões.
Por exemplo, levantar hipóteses sobre as possíveis causas de
interrupção do fornecimento da energia elétrica ou prever o tipo de

102

lentes e a montagem necessária para projetar uma imagem numa
tela.
Relações entre conhecimentos disciplinares, interdisciplinares e interáreas.
• Construir uma visão sistematizada dos diversos tipos de interação
e das diferentes naturezas de fenômenos da física para poder
fazer uso desse conhecimento de forma integrada e articulada. Por
exemplo, reconhecer que as forças elástica, viscosa, peso, atrito,
elétrica, magnética etc. têm origem em uma das quatro interações
fundamentais: gravitacional, eletromagnética, nuclear forte e
nuclear fraca.
• Identificar e compreender os diversos níveis de explicação física,
microscópicos ou macroscópicos, utilizando-os apropriadamente
na compreensão de fenômenos. Por exemplo, compreender que o
funcionamento de um termômetro clínico pode ser explicado, em
termos macroscópicos, pela dilatação térmica do mercúrio,
enquanto apenas o modelo microscópico da matéria permite
Articular, integrar e sistematizar
compreender o fenômeno da evaporação de um líquido.
fenômenos e teorias dentro de
• Adquirir uma compreensão cósmica do Universo, das teorias
uma ciência, entre as várias
relativas ao seu surgimento e sua evolução, assim como do
ciências e áreas de
surgimento da vida, de forma a poder situar a Terra, a vida e o ser
conhecimento.
humano em suas dimensões espaciais e temporais no Universo.
• Na utilização de um conceito ou unidade de grandeza,
reconhecer ao mesmo tempo sua generalidade e o seu significado
específico em cada ciência. Por exemplo, energia, caloria ou
equilíbrio são conceitos com significados diferentes, embora
correspondentes, em Física, Química ou Biologia.
• Reconhecer, na análise de um mesmo fenômeno, as
características de cada ciência, de maneira a adquirir uma visão
mais articulada dos fenômenos. Por exemplo, no ciclo da água,
compreender que a Física releva os aspectos das transformações
de estado e processos de circulação, enquanto a Química trata das
diferentes reações e do papel das soluções, enquanto a Biologia
analisa a influência nas cadeias alimentares e o uso do solo.
Contextualização sócio-cultural
Na área Em Física
Ciência e tecnologia na história.
• Compreender a construção do conhecimento físico como um
processo histórico, em estreita relação com as condições sociais,
políticas e econômicas de uma determinada época. Compreender,
por exemplo, a transformação da visão de mundo geocêntrica para
a heliocêntrica, relacionando-a as transformações sociais que lhe
são contemporâneas, identificando as resistências, dificuldades e
repercussões que acompanharam essa mudança.
• Compreender o desenvolvimento histórico dos modelos físicos
para dimensionar corretamente os modelos atuais, sem
dogmatismo ou certezas definitivas.
• Compreender o desenvolvimento histórico da tecnologia, nos
Compreender o conhecimento
mais diversos campos, e suas conseqüências para o cotidiano e as
científico e o tecnológico como
relações sociais de cada época, identificando como seus avanços
resultados de uma construção
foram modificando as condições de vida e criando novas
humana, inseridos em um
necessidades. Esses conhecimentos são essenciais para
processo histórico e social.
dimensionar corretamente o desenvolvimento tecnológico atual,
através tanto de suas vantagens como de seus condicionantes.
Reconhecer, por exemplo, o desenvolvimento de formas de
transporte, a partir da descoberta da roda e da tração animal, ao
desenvolvimento de motores, ao domínio da aerodinâmica e à
conquista do espaço. Identificando a evolução que vem permitindo
ao ser humano deslocar-se de um ponto ao outro do globo
terrestre em intervalos de tempo cada vez mais curtos e
identificando também os problemas decorrentes dessa evolução.
• Perceber o papel desempenhado pelo conhecimento físico no
desenvolvimento da tecnologia e a complexa relação entre ciência

103

e tecnologia ao longo da história. Muitas vezes, a tecnologia foi
precedida pelo desenvolvimento da Física, como no caso da
fabricação de lasers, ou, em outras, foi a tecnologia que antecedeu
o conhecimento científico, como no caso das máquinas térmicas.
Ciência e tecnologia na cultura contemporânea
• Compreender a Física como parte integrante da cultura
contemporânea, identificando sua presença em diferentes âmbitos
e setores, como, por exemplo, nas manifestações artísticas ou
literárias, em peças de teatro, letras de músicas etc., estando
atento à contribuição da ciência para a cultura humana.
• Promover e interagir com meios culturais e de difusão científica,
Compreender a ciência e a por meio de visitas a museus científicos ou tecnológicos,
tecnologia como partes planetários, exposições etc., para incluir a devida dimensão da
integrantes da cultura humana Física e da ciência na apropriação dos espaços de expressão
contemporânea. contemporâneos.
• Compreender formas pelas quais a Física e a tecnologia
influenciam nossa interpretação do mundo atual, condicionando
formas de pensar e interagir. Por exemplo, como a relatividade ou
as idéias quânticas povoam o imaginário e a cultura
contemporânea, conduzindo à extrapolação de seus conceitos
para diversas áreas, como para a Economia ou Biologia.
Ciência e tecnologia na atualidade.
Reconhecer e avaliar o • Acompanhar o desenvolvimento tecnológico contemporâneo, por
desenvolvimento tecnológico exemplo, estabelecendo contato com os avanços das novas
contemporâneo, suas relações tecnologias na medicina, por meio de tomografias ou diferentes
com as ciências, seu papel na formas de diagnóstico; na agricultura, nas novas formas de
vida humana, sua presença no conservação de alimentos com o uso das radiações; ou, ainda, na
mundo cotidiano e seus impactos área de comunicações, com os microcomputadores, CDs, DVDs,
na vida social telefonia celular, tevê a cabo.
Ciência e tecnologia, ética e cidadania.
• Compreender a responsabilidade social que decorre da aquisição
de conhecimento, sentindo-se mobilizado para diferentes ações,
seja na defesa da qualidade de vida, da qualidade das infra-
estruturas coletivas, ou na defesa de seus direitos como
consumidor.
• Promover situações que contribuam para a melhoria das
condições de vida da cidade onde vive ou da preservação
responsável do ambiente, conhecendo as estruturas de
abastecimento de água e eletricidade de sua comunidade e dos
problemas delas decorrentes, sabendo posicionar-se, argumentar
Reconhecer e avaliar o caráter
e emitir juízos de valor.
ético do conhecimento científico
• Reconhecer que, se de um lado a tecnologia melhora a qualidade
e tecnológico e utilizar esses
de vida do homem, do outro ela pode trazer efeitos que precisam
conhecimentos no exercício da
ser ponderados quanto a um posicionamento responsável. Por
cidadania
exemplo, o uso de radiações ionizantes apresenta tanto benefícios
quanto riscos para a vida humana.
• Reconhecer, em situações concretas, a relação entre a Física e
ética, seja na definição de procedimentos para a melhoria das
condições de vida, seja em questões como do desarmamento
nuclear ou em mobilizações pela paz mundial.
• Reconhecer que a utilização dos produtos da ciência e da
tecnologia nem sempre é democrática, tomando consciência das
desigualdades e da necessidade de soluções de baixo custo,
como, por exemplo, para ampliar o acesso à eletricidade.

104

ANEXO II – Questionário aplicado com os alunos para sondagem de
subsunçores presentes na estrutura cognitiva dos alunos

A seguir temos o questionário que foi aplicado num conjunto de quatro alunos,
para diagnosticar o nível de conhecimento dos alunos e fornecer subsídios para
justificar o desenvolvimento de um AVA enfocando o estudo de associações de
circuitos de resistores elétricos em série e em paralelo, para que os alunos possam
ter uma visualização de diversos efeitos relacionados ao comportamento físico de
circuitos quando se trabalha com diferentes arranjos de resistores.

1. Preencha a tabela a seguir, que relaciona quais conceitos você conhecia e qual
era este grau de conhecimento com cada um deles.

Tabela A.II.1: Levantamento do nível de conhecimento em um universo de quatro
alunos, da segunda série do ensino médio, expresso em percentagem, destacando
conceitos relevantes relacionados ao tema eletricidade, para concepção de uma
atividade laboratorial, enfocando o estudo de circuitos elétricos.
Dominava Dominava Ouviu falar, mas Nunca ouviu
perfeitamente. razoavelmente. não dominava. falar.
Voltagem(ddp)
Corrente elétrica
Resistência
Resistor
Circuito
Condutores
Isolantes
Multímetro
Amperímetro
Voltímetro
Associação em
paralelo
Associação em
série
Corrente contínua
Corrente
alternada
Curto-circuito
Efeito Fisiológico
Efeito Joule

2. No processo de resolução do problema proposto você provavelmente deve ter
encontrado dificuldade. Cite-a(s) se for o caso.
( ) Interpretação do enunciado
( ) Vocabulário
( ) Fórmulas matemáticas

105

( ) Entendimento do fenômeno físico
( ) Outros _______________
Comente:
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
____________________

3. A forma como foi trabalhada esta prática (metodologia), tornou sua
aprendizagem:
( ) Fácil
( ) Difícil
( ) Indiferente
( ) Empolgante
Comente:
_________________________________________________________________
_____________________________________________________________
_________________________________________________________________
_____________________________________________________________

4. No momento da resolução do problema foi proposto que você procurasse
resolver o problema usando a maneira tradicional (fórmulas básicas) e através de
uma maneira alternativa. Por qual delas foi mais fácil chegar à solução do
problema? Justifique.
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_____________________________________________

5. Comparando as duas propostas de resolução, em qual delas você acha que teve
uma maior aprendizagem? Por quê?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________

6. O tempo que foi utilizado pela prática foi suficiente para o desenvolvimento de
todas as atividades propostas? Justifique.
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________

7. Que sugestões você daria para que pudéssemos melhorar as nossas práticas.
Explique.
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________

106

_________________________________________________________________
_________________________________________________________________

8. Fique a vontade e faça a seguir qualquer comentário que você ache necessário
com relação a prática desenvolvida.
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________

107

ANEXO III – Fotos ilustrativas dos materiais utilizados para a realização da
atividade experimental

A seguir apresentam-se fotos dos materiais utilizados para a realização da
prática de circuitos elétricos realizada após as aulas teóricas de circuitos elétricos.

Figura A.III. 2 - Fonte de tensão elétrica variável (Contínua e Alternada) – Fre – Reis.

Figura A.III. 3 - Multímetro Digital DT-830B

108

Figura A.III. 4 – Placa para associação de resistores elétricos Amorim

109

ANEXO IV - Problema proposto para os alunos durante as seções didáticas
exemplificando situações cotidianas

Problema proposto: A figura abaixo representa um circuito elétrico, composto por
resistores elétricos, fios e uma fonte de tensão. Os fios e a fonte são considerados
ideais. Nele temos três resistores elétricos, associados conforme a figura A.IV.1,
ligados a uma fonte de tensão constante, que fornece ao circuito uma diferença de
potencial de 20 V. Pede-se que determine:
a) a resistência equivalente do circuito representado na figura.
b) a corrente que a fonte fornece ao circuito. O que se pode dizer desta em relação
a I 1?
c) a diferença de potencial entre os pontos AC.
d) a diferença de potencial entre os pontos CB.
e) os valores das correntes I1, I2 e I3.

Figura A.IV. 1 - Esquema representativo do circuito proposto para os alunos durante
as seções didáticas enfocando o tema.

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