Simulações de física melhoram aprendizagem

DE VASCONCELOS, LIMA, CAMELO & DE ABREU (2013)

SIMULAÇÕES EM ENSINO DE FÍSICA, SOBRE MECÂNICA CLÁSSICA: APRENDIZAGEM
SIGNIFICATIVA EM TÓPICOS DE CINEMÁTICA ESCALAR EM ESCOLAS PÚBLICAS DO CEARÁ
2

F.T. de Vasconcelos; A.S. Lima¹; H. N. Camelo e M.S.C. de Abreu³
¹Graduandas do curso de Licenciatura em Física-Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Ceará,
2

IFCE-Campus Acaraú. E-mail: tais_f.vasconcelos@hotmail.com; amanda-lima@dgoh.org; Orientador/Prof. Msc. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará, IFCE. E-mail: henriquecamelo13@yahoo.com.br;
³Profa. - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará, IFCE. E-mail: mariadosocorro@ifce.edu.br

Artigo submetido em xxx/2013 e aceito em xxxx/2013

RESUMO
Nesse trabalho será identificado a eficácia das
simulações de ensino de física para duas escolas de
ensino médio nas cidades de Cruz e Acaraú, ambas no
Estado do Ceará, utilizando os simuladores do PhET
(Universidade do Colorado nos EUA) disponibilizados
gratuitamente na internet em plataforma Java. Foi
utilizando os simuladores de mecânica que trabalham
com tópicos de cinemática escalar como, por exemplo,
velocidade média e instantânea, além de princípios da
teoria de David Ausubel da Aprendizagem Significativa
para identificar a influência das simulações na qualidade

do ensino. E principalmente apontando suas principais
características como, por exemplo, estimulando a
participação do aluno durante as aulas e auxiliando na
formação de conceitos através da exemplificação.
Porém ainda há vertentes implícitas que podem ser
estudadas numa futura pesquisa, pois nem todos os
alunos apresentaram de forma homogênea o interesse
pela aula, devido às particularidades de cada um.

PALAVRAS-CHAVE: Simulações, Ensino médio, Cinemática escalar, velocidade média e instantânea.

SIMULATIONS IN TEACHING PHYSICAL ON CLASSICAL MECHANICS: MEANINGFUL LEARNING IN
TOPICS FOR PUBLIC SCHOOLS KINEMATICS SCALAR CEARÁ
ABSTRACT
In this work will be identified the effectiveness
of simulations in physics teaching for two high schools in
the towns of Cross and Acaraú, both in the state of
Ceará, using PhET simulators (University of Colorado in
the U.S.) available for free on the Internet platform in
Java . Was using mechanical simulators working with
topics cinematic scale, eg, average speed and
instantaneous, and principles of the theory of David

Ausubel's Meaningful Learning to identify the influence
of simulations in teaching quality. And mainly pointing
its main features, eg, encouraging student participation
during lessons and assisting in the formation of concepts
through exemplification. But there are still implicit
aspects that can be studied in future research, because
not all pupils showed homogeneously interest in the
classroom, due to the peculiarities of each.

KEY-WORDS: Simulations, High school, climbing kinematics, average speed and instantaneous

Congresso Norte Nordeste de Pesquisa e Inovação, 2013

1


SIMULAÇÕES EM ENSINO DE FÍSICA, SOBRE MECÂNICA CLÁSSICA: APRENDIZAGEM
SIGNIFICATIVA EM TÓPICOS DE CINEMÁTICA ESCALAR EM ESCOLAS PÚBLICAS DO CEARÁ
INTRODUÇÃO
A mecânica é uma parte fundamental para o estudo da Física e o primeiro assunto
visto pelos alunos do ensino médio, proporcionando uma base de conhecimento para o estudo
dos demais assuntos da disciplina. De uma maneira geral podemos observar que a forma como
esse conceito é repassado tradicionalmente e matematizado, ao longo dos anos, não contribui
para estimular o aluno manter a atenção na aula, pois se concentra apenas em decorar fórmulas,
deixando de lado a interpretação física que o assunto necessita.
Estamos diante de um desafio, pois essa afirmativa coloca em dúvida a eficácia da
metodologia adotada pelos docentes atualmente. Mas se pensarmos melhor, podemos ver que
em pleno século XXI, todos os dias, a tecnologia aperfeiçoa-se mais e mais, portanto seria
possível entrelaçarmos essas duas ideias e encontrarmos uma solução para a nossa questão?
Quais os benefícios que os programas de computador podem agregar ao ensino de física?
De acordo com essa vertente, é necessário destacar que os métodos de ensino
podem variar, no entanto devemos utilizar técnicas inovadoras, que possam auxiliar na obtenção
dessa aprendizagem. Muitos softwares podem ser citados, mas nesta pesquisa destacamos o
PhET-Physics Educational Technology (2013), plataforma em Java que oferece mais de 90 milhões
de simulações grátis, online ou não, pois a mesma possibilita você a trabalhar off-line, uma ótima
ferramenta para chamar a atenção dos alunos, pois já utilizado em outras pesquisas como por
exemplo (NOGUEIRA et al.) e com resultados positivos ao final.
Proposta por David Paul Ausubel, especializado em psiquiatria e também professor na
universidade de Colúmbia em Nova Iorque, através da qual afirma que é a partir de conteúdos
que indivíduos já possuem na Estrutura Cognitiva, que a aprendizagem pode ocorrer. Estes
conteúdos prévios deverão receber novos conteúdos que, por sua vez, poderão modificar e dar
outras significações àquelas pré-existentes (YAMAZAKI, 2008).
De acordo com a teoria de Ausubel, esta teoria acontece quando o aprendiz absorve
uma informação e faz a mesma interagir com a sua estrutura cognitiva (ANDRADE et al, 2006).
Ainda segundo essa mesma teoria para que esse processo aconteça, são necessários alguns
requisitos básicos, um deles é que o novo conteúdo apresentado deve estar relacionado à
estrutura cognitiva do aluno, focalizando a atitude do estudante. Assim, ele deve manifestar
esforço e disposição para relacionar o mesmo com a sua estrutura cognitiva, afinal independente
da metodologia, nada irá ter resultado qualitativo se o aprendiz não demonstrar interesse.
Assim, Aprendizagem Significativa é um processo por meio do qual uma nova
informação é relacionada a conhecimentos já absorvidos pelo aprendiz, conhecidos como
subsunçores. Segundo a mesma teoria, Ausubel ainda afirma que a organização dos elementos
no cérebro humano é hierarquizada, ou seja, conceitos específicos são ligados a conceitos mais
gerais.
Desta forma podemos dizer que a estrutura cognitiva é uma estrutura hierárquica de
conceitos (YAMAZAKI, 2008), em que todas as novas informações obtidas ao longo de nossa vida
são acopladas de maneira sistematizada havendo assim um aprendizado satisfatório. Mas como
podemos identificar se uma aprendizagem pode ser dita significativa ou não? Para o mesmo, o

2


aprendiz deve ser capaz de aplicar o conteúdo absorvido em situações diferentes de maneira
clara e concisa, logo se isto não ocorrer, infere-se que a aprendizagem é estritamente mecânica.
Diante desses questionamentos, este trabalho tem como objetivo verificar a visão do
aluno sobre velocidade escalar média e velocidade escalar instantânea, despertando curiosidade
e questionamentos a respeito do assunto para que ao final possamos analisar os conhecimentos
obtidos a partir das simulações com respeito à compreensão dos conceitos de velocidades, um
tipo de programa desenvolvido por americanos, denominado PhET, que oferece gratuitamente
simulações de fenômenos físicos divertidas, interativas e baseadas em pesquisas, verificando
assim a sua eficácia para melhorar a qualidade do ensino de física.
MATERIAS E MÉTODOS
Para a realização desta pesquisa foram trabalhadas duas escolas de ensino médio da
rede pública estadual, a primeira localizada na cidade de Cruz-Ce, e a segunda na cidade de
Acaraú-Ce, como mostra na figura 1.

Figura1: Mapa do Ceará localizando os municípios onde aconteceu a pesquisa.
Em ambas foram escolhidas turmas de 1° ano do turno da manhã, cada uma
contendo 35 alunos. Na primeira escola citada, existem três professores que lecionam Física, mas
apenas um deles é formado nessa disciplina. Na segunda, existem apenas dois, e ambos
formados em matemática.
Inicialmente foram acompanhadas algumas aulas, observando o modo de ensino dos
professores, assim como a reação dos alunos quanto à matéria exposta. Na etapa seguinte da
pesquisa foi aplicado aos alunos um questionário, contendo 5 (cinco) questões abrangendo
conceitos já apresentados aos alunos anteriormente pelos professores. O questionário bem
objetivo abordou cinco questões, onde na primeira pediu-se a opinião dos alunos a respeito das
aulas de física, se gostavam ou não e o nível de dificuldade, na segunda indagou-se sobre o que
eles entendiam por velocidade sem especificar nenhum tipo, na terceira questão foi solicitado
que definissem Velocidade escalar média, na quarta da mesma maneira para a velocidade escalar


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instantânea, e na última pediu-se as unidades de medida no SI de cada grandeza, como a
Velocidade, tempo e deslocamento.
Em seguida foram sugeridos aos professores que questionassem os alunos com
respeito aos conteúdos para tentar uma interação dos mesmos, logo após inserimos o programa
PhET, Para ajudar os alunos a compreender conceitos visuais, essas simulações animam o que é
invisível ao olho através do uso de gráficos e controles intuitivos, tais como clicar e arrastar a
manipulação, controles deslizantes e botões de rádio. A fim de incentivar ainda mais a
exploração quantitativa, as simulações também oferecem instrumentos de medição, incluindo
réguas, cronômetros, voltímetros e termômetros. À medida que o usuário manipula essas
ferramentas interativas, as respostas são imediatamente animadas, assim ilustrando
efetivamente as relações de causa e efeito, bem como várias representações relacionadas
(movimento dos objetos, gráficos, leitura de números, etc), durante a exposição de uma aula,
onde tratava essencialmente os tópicos de velocidade escalar Média figura 2 e velocidade escalar
Instantânea figura 3, com resoluções de questões. Ao final de todas as atividades foi aplicado um
segundo questionário contendo as mesmas perguntas, com o intuito de comparar as respostas
anteriores e posteriores às simulações, para verificarmos desta maneira a eficácia do programa.

Figura 2: Simulação que ilustra o conceito de Velocidade escalar média. Fonte:
http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/moving-man(Consultado em 01/08/2013)


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Figura 3: Simulação que ilustra o conceito de velocidade escalar instantânea. Fonte:
http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/energy-skate-park-basics (Consultado em
01/08/2013).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
As aulas de física no ensino médio limitam-se apenas ao uso do livro didático para
explicar os fenômenos físicos e as fórmulas matemáticas, e isso faz com que essas aulas se
prendam a fórmulas, gráficos, e equações induzindo o aluno à memorização e repetição,
caracterizando a aprendizagem mecânica.
Com a observação das aulas, inicialmente, nota-se que o professor tem dificuldades
quanto a manter a atenção dos alunos no conteúdo trabalhado um dos grandes fatores
essenciais para se alcançar uma aprendizagem significativa, de acordo com a teoria de Ausubel.
Na entrevista com os professores ambos afirmaram que o desempenho dos alunos na prova
aplicada sobre velocidade escalar média e instantânea, não obtiveram resultados satisfatórios.
Com a aplicação do primeiro questionário, observando as respostas da questão um
sobre a aula de física. Tanto na escola A como na escola B a grande maioria confessou que as
aulas de física são complicadas, mas consideram interessantes e importantes para o cotidiano,
outros afirmaram que para uma melhor compreensão seria necessário utilizar mais aulas práticas
com exemplos.
Como podemos observar na figura 4, em ambas escolas a maioria dos alunos
respondeu corretamente a apenas uma questão, que corresponde a questão 2 sobre o conceito
de velocidade, mostrando o conhecimento prévio dos estudantes: na escola A, os alunos usaram
senso comum dando exemplos do dia-a-dia; já na escola B, os alunos não sabiam definir ao certo
o que é velocidade e um dos poucos que responderam expressaram da seguinte forma:
( 1 ) “a velocidade é o estudo onde se calcula a distância e o tempo”.( Sujeito1 ).
As questões 3 e 4 referentes à definição de velocidade média e instantânea
apresentaram os seguintes resultados: na escola A, os alunos apresentaram uma visão
desnorteada, como podemos ver no exemplo 2; já na escola B ,de todos os alunos apenas um
respondeu corretamente.


5


( 2 )“velocidade média é mais rápida e velocidade instantânea é mais lenta” .( Sujeito
2 ).
A questão 5 sobre as unidades de medida no SI das grandezas, espaço, tempo,
velocidade apresentou em ambas as escolas o nível de acerto mínimo. Como podemos observar
no gráfico abaixo houve uma diferença considerável entre os resultados das escolas.

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18
16
14
12
10

ESCOLA A

8

ESCOLA B

6
4

2
0
0 ACERTOS

1 ACERTO

2 ACERTOS

3 ACERTOS

Figura 4 : Comparativo dos resultados do questionário 1, antes da aplicação das
simulações.
Logo após a aula com aplicação das simulações, houve resoluções de algumas
questões que abordavam o tema e verificamos que muitos alunos participaram ativamente, o
que nos mostra o nível de interesse dos alunos.
Em seguida, aplicamos o segundo questionário, que difere do primeiro apenas na
questão 1, quanto à aula com simulações, tivemos o seguinte resultado: nas duas escolas, em
muitas respostas os mesmos afirmavam ter gostado bastante pelo motivo do programa facilitar o
entendimento do conteúdo e ainda sugeriram que o professor utilizasse o mesmo recurso nas
próximas aulas. No entanto uma pequena minoria afirmou ter gostado também, mas não tornou
a matéria fácil, o que nos leva a verificar a eficiência das simulações, porém não significa que elas
sejam suficientes para o aprendizado.
Segundo Barbeta e Yamamoto (2001), sem dúvida, a grande maioria dos estudantes
já vem acostumada a lidar com a informática e a multimídia. O computador é uma ferramenta
que já faz parte de seus cotidianos. Porém, há aqueles que sentem dificuldades ao lidar com os
computadores e aqueles que não sentem nenhum atrativo pelas máquinas.
Nas perguntas posteriores, para o conceito de velocidade média e instantânea foram
obtidas respostas bem coerentes e homogêneas, completamente diferentes do primeiro
questionário. Se observarmos a figura 5 verificamos que o nível de acertos em ambas escolas

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logo após a aplicação das simulações sofreu um aumento significativo nos resultados, o que nos
mostra a influência positiva do PhET.

Figura 5: Comparativo dos resultados do questionário 2, após a aplicação das
simulações.
CONCLUSÃO
De acordo com os resultados analisados podemos afirmar que as simulações podem
ser uma ferramenta de grande utilidade para o professor auxiliando o mesmo a manter a atenção
dos alunos para a aula tornando-os participativos e questionadores.
Verificamos que nem todos os alunos se mostraram estimulados com o programa o
que nos indica que devemos estar cientes das diversas mentes presentes em sala de aula,
evidenciando a singularidade dos alunos, pois cada um tem um nível diferente de aprendizado.
Podemos concluir que o programa PhET física é bastante eficiente, para estimular os alunos e
ainda auxiliar na formação de conceitos através da exemplificação, utilizando demonstrações
simples e de fácil entendimento porém não suficiente para todos, mas em sua grande maioria .
AGRADECIMENTOS

Agradecemos ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará –
Campus Acaraú por ter proporcionado a oportunidade de conclusão deste trabalho.
Agradecemos as escolas que nos deram o prazer da aplicação do referente trabalho, aos alunos
que aceitaram participar de nossa pesquisa, a professora Socorro Abreu que nos auxiliou durante
a realização da pesquisa e ao nosso orientador Prof. Henrique Camelo que foi essencial para a
conclusão desta pesquisa, a todos muitíssimo obrigada.

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REFERÊNCIAS
1.

ANDRADE, Mariel; ANJOS, Lucídio F.C; CRUZ, Henry Pôncio; GOUVEIA, Thiago; MONTEIRO,
Bruno de S.; TAVARES, Romero. Metodologia de desenvolvimento de objetos de
aprendizagem com foco na aprendizagem significativa. In: XVII SIMPÓSIO BRASILEIRO DE
INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO, Rio de Janeiro, SBIE, UNB/UCB,2006,P.388-397.

2.

BARBETA, Vagner Bernal; YAMAMOTO, Issao. Simulações de Experiências como
Ferramenta de Demonstração em aulas de Teoria de Física. Revista Brasileira de Ensino de
Física, v. 23, n. 2, junho, 2001.

3.

NOGUEIRA, Ana Lucia Figueiredo de Souza; PEDROSO, Luciano Soares; MARTINS, Maria
Inês; KERLEY, Renato; MARCHEZINI, Ronaldo. Uso de simulações no ensino de física,
análise das mudanças conceituais na quantidade de movimento. Universidade de São
Paulo. Disponível em:http:// www. cienciamao. if.usp.br /dados/ snef/_ usode simulacoes
computaci. trabalho. pdf. Ciência à mão, portal do ensino de ciências. Acesso em :
24/05/2013.

4.

PhET-Physics Educational Technology. Disponível em: http: //phet. Colorado .edu/pt_ BR/
Acesso em: 19/05/2013.

5.

TAVARES, Romero. Aprendizagem significativa e o ensino de ciências. Revista Brasileira de
Ensino de Física, v.13, p.94-100, 2008.

6.

YAMAZAKI, Sérgio Choiti. Material preparado para a disciplina de estágio supervisionado
em ensino de física I – 2008. Disponível em
:http://fisica.uems.br/profsergiochoitiyamazaki/2008/texto_1_referenciais_teoricos_ausu
bel.pdf. Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul (UEMS).Acesso em: 25/05/2013.


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