UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO – UNICAP

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS – CCT

COORDENAÇÃO DO CURSO DE LICENCIATURA EM

FÍSICA

ÂNGELO BARBOSA DO NASCIMENTO

SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS PARA O ENSINO DA FÍSICA NO ENSINO MÉDIO:

Visando uma Aprendizagem Significativa

Recife 2014

ANGELO BARBOSA DO NASCIMENTO

SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS PARA O ENSINO DA FÍSICA NO ENSINO MÉDIO:

Visando uma Aprendizagem Significativa

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Departamento de Física da Universidade Católica de Pernambuco como requisito parcial para obtenção do titulo de licenciado em Física.

ORIENTADOR: Prof. Me. ANTONIO JOSÉ DA CRUZ FILHO

Recife 2014

ÂNGELO BARBOSA DO NASCIMENTO

SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS PARA O ENSINO DA FÍSICA NO ENSINO MÉDIO:

Visando uma Aprendizagem Significativa

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de licenciatura plena em física como requisito final para obtenção da graduação pela Universidade Católica de PE - UNICAP.

Orientador: Prof. Me. Antônio José da Cruz Filho.

Recife, 09 de Dezembro de 2014

BANCA EXAMINADORA:

Prof. Me. Antônio José da Cruz (orientador) Universidade Católica de Pernambuco - UNICAP

Prof. Dr. Leonardo Bruno Ferreira de Souza Universidade Católica de Pernambuco – UNICAP

Prof. Dr. Francisco Nairon Monteiro Júnior Universidade Federal Rural de Pernambuco - UFRPE

Recife 2014

Dedicatória

Dedico este trabalho primeiramente a Deus, e segundo a meus pais Josevaldo e Ângela,

a meu irmão Hugo, pela paciência e apoio incondicional que me deram ao longo da minha

vida e sempre me incentivado nos meus estudos.

Quero agradecer em especial minha namorada Elaina, por estar sempre ao meu lado,

sempre me dando forças e nunca me deixando fraquejar, sendo minha motivação para

concluir este trabalho, muito obrigado.

Agradecimentos

A Deus, por que ele tudo pode e sem ele nada seria possível , obrigado por permitir

que eu superasse as dificuldades encontradas pelo caminho, me permitindo concluir este

trabalho.

Então, quero expressar meus sinceros agradecimento a essas pessoas pois sem

elas este trabalho não seria possível.

Ao Prof. João Antônio, coordenador do curso, sempre disposto a atender,

conduzindo da melhor forma o curso.

Ao Prof. Antônio da Cruz, por aceitar orientar meu trabalho, pela paciência e

dedicação.

Aos professores do curso com quem tive o prazer de estudar, por terem

transmitidos seus conhecimentos da melhor forma possível, fomentando assim meus

estudos.

Ao funcionário Erick do departamento de Física pelo apoio durante o curso.

Em especial ao professor Erval Gregório pelo apoio que me deu. Sendo

fundamental para a realização desse trabalho e a todos os funcionários, professores e

alunos da EREM – Jornalista Trajano Chacon.

Agradeço também a meus amigos de curso de Física: Raphael, Adriana,

Willdauany, Boisguillebert , Enoque, Robson, ,Leonardo (in memorian) e Jean, e do curso

de Engenharia: Ubiraci, pelos apoios durante o curso e por torná-lo muito mais agradável,

muito obrigado.

E a todos aqueles que de alguma forma contribuíram pela concretização desta

pesquisa.

“Ensinar não é transferir conhecimento, mas sim criar possibilidades para a sua própria construção”.

Paulo Freire

Resumo

Este Trabalho tem como objetivo nos mostrar como uso de simulações

computacionais no ensino de Física, no ensino médio, pode promover um aprendizado

significativo dos conceitos da Física entre os alunos. Para tanto, partimos da discursão de

dificuldades em ensino da Física no ensino médio, entre outras a dificuldade de realizar

experimentos no âmbito de sala de aula, fatos que geram desenterre-se e baixo

rendimento dos alunos e desmotivação dos professores. Em face de tal cenário, visando a

propor uma melhora no ensino de Física analisaremos aspectos que norteiam a

aprendizagem significativa em sala de aula, em seguida discutiremos a concepção e uso

de simulações computacionais onde as características de tais simuladores estimulam

diretamente os aspectos de aprendizagem dos alunos. Os resultados apresentados neste

estudo foram coletados na EREM Jornalista Trajano Chacon durante o estagio curricular

obrigatório no ensino de Física da UNICAP, onde através de uma sequencia de aulas

bem planejadas e o apoio das simulações computacionais, foi possível perceber que os

alunos melhoram significativamente seu rendimento escolar, se comparado aos que

ficaram apenas submetidos a metodologia expositiva tradicional( quadro/exposição oral).

Desta maneira, pretendemos incentivar os professores a se utilizarem de tecnologias em

suas aulas.

Palavras-chave: ensino de física, simulações para ensino, aprendizagem significativa.

Abstract

This work is showing us how to use computer simulations in teaching Physics in

high school, can promote meaningful learning of concepts of physics among students.

Therefore, we start from discussion difficulties in physics teaching, in high school, among

others the difficulty of conducting experiments within the classroom, facts that generate

dig-up and low student achievement and motivation of teachers. In the face of such a

scenario, in order to propose an improvement in the teaching of Physics we analyze

aspects that drive meaningful learning in the classroom. Then we discuss the design and

use of computer simulations where the characteristics of such simulators directly stimulate

aspects of learning students. The results presented in this study were collected in EREM

Journalist Trajano Chacon during compulsory curricular internship in teaching Physics of

UNICAP, where through a sequence of well-planned lessons and support of computer

simulations, it was revealed that students significantly improve their income school,

compared to those who were subject only to traditional methodology exhibition (Table /

oral exposure). With this work, we intended to encouraging teachers to use technology in

their classes.

Keywords: physical education, computer simulations, meaningful learning

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 – Tela de apresentação do PhETFigura 2 - Apresentação das Seções de Física PhET Figura 3 - Tela da simulação Flutualbilidade do PhET Figura 4- Lista de Atividades da sequência didática Figura 5 - Tela da simulação DensidadeFigura 6 - Tela da simulação Flutuabilidade Figura 7 - Tela da simulação Sob Pressão Figura 8 - Tela da simulação Calor Sensível Figura 9 - Tela da simulação Calor LatenteFigura 10 - Tela da simulação Mudança de estado físico – fusão da água Figura 11 - Tela da simulação Mudança de estado físico – evaporação da água Figura 12 - Tela da simulação Onda numa corda – modo osciladorFigura 13 – Ondas numa corda – extremidade fixa Figura 14 – Ondas numa corda – extremidade solta Figura 15 – Relação de resistência 1ª Lei de Ohms Figura 16 – Relação de resistência 2ª Lei de OhmsFigura 17 – Laser sofrendo os fenômenos de reflexão e refração Figura 18 – Relação demanda de alunos por área de conhecimento Figura 19 – Relação da afinidade dos alunos com a FísicaFigura 20 – Relação da motivação dos alunos com a Física Figura 21 – Dificuldades em apreender FísicaFigura 22 – Relação Física cotidiana e tecnologiasFigura 23 – Relação do Uso de simulação no aprendizado de FísicaFigura 24 – Relação da maneira que os alunos gostariam de vivenciar Física Figura 25 – Relação da Importância de aprender FísicaFigura 26 – Relação da Física e futura profissãoFigura 27 – Relação da Física e as áreas de conhecimento Figura 28 – Comparativo de desempenho Atividade 1 Figura 29 – Comparativo de desempenho Atividade 2 Figura 30 – Comparativo de desempenho Atividade 3 Figura 31 – Comparativo de desempenho Atividade 4 Figura 32 – Comparativo de desempenho Atividade 5.

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

MEC – Ministério da Educação

LDBE – Lei de Diretrizes de Bases da educação

PCN – Parâmetros Curriculares Nacionais

PCEN – Parâmetros Curriculares Nacionais Ensino Médio

EREM – Escola de Referência em Ensino Médio

AS – Aprendizagem Significativa

AO – Objetos de Aprendizagem

TIC´s – Tecnologias de Informática e Comunicação

PhET – Physics Intercative Simulations

IEE - Institute of Electrical and Eletronic Engineers

TC – Trajano Chacon

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO......................................................................................................11

2. OBJETIVOS..........................................................................................................12

2.1 Geral...............................................................................................................12

2.2 Especifico.......................................................................................................12

3. METODOLOGIA...................................................................................................13

4. FUNDAMENTAÇÃO TEORICA............................................................................15

4.1 Um breve panorama no ensino da Física.......................................................15

4.2 Enfoque na Aprendizagem significativa..........................................................19

4.3 Conhecendo as Simulações Computacionais.................................................23

4.4 PhET – Physics Interactive Simulations..........................................................25

5. APLICAÇÃO E ANALISE DAS SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS...................29

5.1 Uso simulações computacionais em sala de aula..........................................29

5.2 Resultados e Discussão.................................................................................41.

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS..................................................................................55

7. REFERÊNCIAS.....................................................................................................57

8. APÊNDICES..........................................................................................................59

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1. INTRODUÇÃO

A ideia para realização desse trabalho veio da necessidade de elaboração de um

Trabalho de conclusão de curso (TCC) e se baseia principalmente na vivência desse

licenciando em física no âmbito do ambiente escolar, explorado durante as disciplinas de

estágio curriculares obrigatórios da UNICAP.

Durante esse tempo frequentei a EREM - Jornalista Trajano Chacon, localizada no

Bairro do Cordeiro na Cidade do Recife – PE, onde conheci o professor Erval Gregório

Oliveira, profissional o qual me supervisionou nas minhas atividades enquanto estagio.

Erval tem larga experiência em ensino de física para o ensino médio, é licenciado e

possui metrado em física pela UFRPE, sendo que ele que me permitiu gozar de regência

compartilhada de suas aulas e aplicação desse estudo na escola referida.

Nessa regência verificamos a crescente evasão no tocante as aulas de física, e a

falta de interesse dos alunos em aprender física, situação esta, que acarreta níveis de

stress e desmotivação considerados alarmantes entre os professores. Diante de tal

cenário, sugerimos efetuar a análise desse estudo cuja finalidade primordial é utilizar

técnicas de ensino interativas com o auxilio de simulações computacionais que possam

possibilitar melhora no grau de aprendizagem.

Ao longo deste trabalho discutiremos alguns aspectos relevantes no ensino da

física, caracterizaremos formas de aprendizagem significativa, exploraremos o layout e as

funcionalidades básicas das simulações computacionais de física atrelada a algumas

atividades a serem desenvolvidas em sala.

Finalmente baseado no resultados de nosso trabalho, apresentaremos nossas

considerações finais, verificando se houve alguma mudança relevante se compararmos

as situações tradicionais de ensino.

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2. OBJETIVOS

2.1 Geral

Este trabalho tem por finalidade expor dificuldades dos alunos do ensino médio no

aprendizado da física e discutir, com o apoio dos referenciais teóricos educacionais,

alternativas que incitem o estímulo do aprendizado de ciências no âmbito escolar,

principalmente com o uso das chamadas TIC´s (Tecnologias da Informação e

Comunicação): Aplicativos para computadores, tablets, celulares, programas, simulações,

laboratórios virtuais etc.

Apresentaremos características que norteiam uma aprendizagem significativa, o

seu conceito, como ocorre e verificar se elementos desta aprendizagem se encontram

inseridos na concepção e uso dos simuladores computacionais. Pretendemos analisar se

efeitos de aprendizagem significativa, mediada por simulações computacionais para

ensino de física, podem ser verificados em sala de aula.

2.2 Específicos

→ Fazer um breve panorama do ensino de física no ensino médio;

→ Analisar e identificar os principais fatores responsáveis pela não aprendizagem significativa e o não interesse dos alunos em aprender física;

→ Apoiados pelos referenciais teóricos de educação, estabelecermos como se dá uma aprendizagem significativa;

→ Conhecer as simulações computacionais, e entender como elas podem ser aplicadas nas aulas do ensino médio;

→ Realizar questionamentos aos alunos, sobre a Física que aprendem.

→ Aplicar essas simulações/atividades no âmbito de sala de aula, verificando se há melhoria significativa na aprendizagem dos conceitos fundamentais da física;

→ Apontar perspectivas futuras ressaltando e a importância de uso ferramentas computacionais no ambiente de ensino.

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3. METODOLOGIA

O Estudo de campo foi realizado nas dependências da Escola EREM Jornalista

Trajano Chacon dentre os 1º e 2º semestres de 2014 se dando da seguinte forma: o

público alvo são turmas de 2º ano e 3º ano do Ensino Médio. Os assuntos escolhidos

foram definidos de forma a se encaixar no conteúdo programático, já pré-estabelecido

pelo professor das turmas citadas, e a existência de material que melhor se adequasse ao

estudo em questão. Nossa abordagem se dará de forma exploratória e comparativa, cuja

finalidade é comparar se as turmas que se utilizaram das simulações computacionais

apresentaram alguma grau diferença de aprendizado em relação às turmas que não

gozaram desses recursos.

A metodologia de análise das turmas se deu da seguinte forma:

→ Turmas distintas, de mesma série, assistem às aulas do referente conteúdo na

mesma sequência e período, ao fim de cada assunto abordado são aplicadas atividades

avaliadoras para cada turma.

→ A atividade será idêntica independente do método de ensino aplicado (com ou

sem simulação), a essas atividades serão atribuídas notas de 0(zero) a 10(dez). Essas

atividades são compostas por questões teóricas conceituais onde são avaliadas a

capacidade dos alunos de compreenderem a fenomenologia das situações apresentadas

em aula, logo não serão exigidas habilidades matemáticas para a resolução das

questões, a fim de motivar os alunos a realizarem de melhor forma as atividades.

Para efeito de nota serão adotadas duas escalas:

1 – Notas de 0(zero) a 10(dez) serão utilizadas para a analise do desempenho dos

alunos, onde a atribuição dessa nota fará parte de nosso estudo apenas (não serão

mostradas aos alunos);

2 – Notas de 0(zero) a 2(dois) serão atribuídas pelo professor das escola, como

parte do processo avaliativo da unidade estudada (parte da nota), aos alunos (iniciativa do

próprio professor da escola), como forma de estimular o melhor desempenho deles em

realizar as atividades em sala de aula, assim maximizando as potencialidades dos

estudantes.

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Para a análise será inicialmente aplicado um questionário, vide APENDICE A, para

certa amostra dos alunos, para efeito de obter um cenário, no intuito de verificar a

viabilidade de nosso estudo.

Os resultados serão apresentados em gráficos do tipo coluna simples, percentual x

categorias. Assim, aplicaremos os testes da sequencia didática a ser mencionada com

detalhes posteriormente neste trabalho, que são as atividades/aulas ministradas aos

alunos das turmas do 2º e 3º anos. Por fim, estes resultados serão exibidos e analisados

por meio de gráficos do tipo coluna, agrupando-se lateralmente percentual x categorias

(faixas de rendimento, ou notas).

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4. FUNDAMENTAÇÃO TEORICA

4.1 Um breve panorama do ensino da Física

No Brasil entre os períodos Jesuíticos (1549-1759) até a Nova República (1986-

1996), nosso país teve inúmeras modificações politicas, econômicas e sociais, isso com

certeza acarretaram em diferentes perspectivas de ensino, que desbancou numa relativa

demora em atingir certo amadurecimento educacional, fato que só viria a ocorrer de forma

significativa com a elaboração da Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional, a LDB

– Lei n0 9.394/96, que apesar de trazer ranços de antigas praticas educacionais,

estruturaliza as bases de educação, de acordo com Alves:

“LDB assume um caráter inovador, todavia, ainda insuficiente para atender as necessidades de melhorias do sistema educacional, no sentido de melhoria da qualidade do ensino brasileiro frente às tendências econômicas do país, porém mostrando-se eficaz no que tange a regulamentação da educação nacional”. (ALVES, 2002, 170 p.)

Temos um contexto atual onde cada vez mais estamos associados a diferentes

conhecimentos, heterogêneos e cada vez mais complexos, onde são exigidas das

pessoas uma maior interação entre conhecimento/mundo, onde não podemos nos ater a

meros espectadores, somos transformadores de nossas realidades, segundo Saviani:

“A educação pode ser entendida como a transmissão aos indivíduos de conhecimentos e atitudes para que eles tenham condições de se integrar a sociedade”. (SAVIANI, 1996, 76p.)

A difusão das ciências, que tornou-se um pilar para o desenvolvimento de nosso

país, vem sofrendo também com o nosso atual paradigma educacional, o Brasil despertou

relativamente tarde frente a outras nações, na corrida pela modernidade, e pela criação,

fabricação e desenvolvimento do bens de consumo, e para isto o ensino de ciências no

âmbito de educação básica se torna imprescindível, segundo Gouveia:

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“Para atingir o nível de desenvolvimento de grandes potencias, a educação foi considerada uma alavanca de progresso. Não bastava olhar a educação como um todo, era preciso dar atenção especial ao ensino das ciências, funcionando como mola mestra para o desenvolvimento” (GOUVEIA, 1992, p. 72)

Uma nação que não desenvolve ciência esta fadada ao fracasso, ainda ficará a

mercê de outras nações, detentoras dos meios de produção e saber científico, onerando e

travando pretensões de desenvolvimento econômicos e sociais.

No tocante a Ciências, a Física que será nosso foco neste estudo tem papel

fundamental, pois fornece ao individuo a compreensão acerca dos fenômenos mais

diversos da natureza, e como o mesmo pode manipula-lo de forma a promover

benfeitorias a sociedade como todo.

No ensino médio o ensino da física se da obrigatoriamente em suas três series, de

forma da compor a LDB o MEC, elaborou os PCNEM, documento este que detalha e

norteia as bases vigentes para a composição dos currículos escolares, de acordo com os

PCNEM o ensino de física deverá ser pautado pela aquisição de competências, de acordo

com a parte III (BRASIL, 2000, p. 29) do documento, onde temos as seguintes premissas:

Representação e comunicação: compreender enunciados que envolvam códigos e símbolos físicos; compreender manuais de instalação e utilização de aparelhos; utilizar e compreender tabelas, gráficos e relações matemáticas gráficas para a expressão do saber físico; ser capaz de discriminar e traduzir as linguagens matemática e discursiva entre si; expressar-se corretamente, utilizando a linguagem física adequada e elementos de sua e representação simbólica; apresentar de forma clara e objetiva o conhecimento aprendido, através de tal linguagem; conhecer fontes de informações e formas de obter informações relevantes, sabendo interpretar notícias científicas; elaborar sínteses ou esquemas estruturados dos temas físicos trabalhados.

Investigação e compreensão: desenvolver a capacidade de investigação física; classificar, organizar, sistematizar; identificar regularidades; observar, estimar ordens de grandeza, compreender o conceito de medir, fazer hipóteses, testar; conhecer e utilizar conceitos físicos. Relacionar grandezas, quantificar, identificar parâmetros relevantes; compreender e utilizar leis teorias físicas; compreender a Física presente no mundo vivencial e nos equipamentos e procedimentos tecnológicos. Descobrir o “como funciona" de aparelhos; construir e investigar situações-problema, identificar a situação física, utilizar modelos físicos, generalizar de uma a outra situação, prever, avaliar, analisar previsões; articular o conhecimento físico com conhecimentos de outras áreas do saber científicas.

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Contextualização sociocultural: reconhecer a Física enquanto construção humana, aspectos de sua história e relações com o contexto cultural, social, político e econômico; reconhecer o papel da Física no sistema produtivo, compreendendo a evolução dos meios tecnológicos e sua relação dinâmica com a evolução do conhecimento científico; dimensionar a capacidade crescente do homem propiciada pela tecnologia; estabelecer relações entre o conhecimento físico e outras formas de expressão da cultura humana; ser capaz de emitir juízos de valor em relação a situações sociais que envolvam aspectos físicos e/ou tecnológicos relevantes.

Assim percebemos que o ensino da física não se delimita apenas em mera

assimilação de informação e sim e torna o individuo essencialmente filosófico e

humanista, o tornando apto a viver e atuar numa sociedade imersa num meio científico

tecnológico, onde ele poderá usar dos instrumentos da física, para investigar das mais

diversas problemáticas, discutindo suas causas e propondo soluções inteligentes,

fazendo e se comportar de maneira crítica e pode exercer seus direitos de cidadania.

Como já mencionamos o ensino da física esbarra em diversas dificuldades, por não

se tratar simplesmente de uma transmissão de conhecimento, que muitas vezes os

alunos e até mesmo os professores esperam que a assimilação ocorra de forma quase

que instantânea. Além do mais erroneamente trata-se a física como conhecimento

fechado, de acordo com Gaspar:

“todas as teorias e leis e todos os princípios científicos são provisórios, valem durante algum tempo e em determinadas condições” (GASPAR, 2008).

Logo percebemos e que teorias, conceitos, formulações matemáticas estão

suscetíveis a erros e a atualizações e novas descobertas, então é preciso tratar a física

como algo sempre em constante construção.

Infelizmente é quase unânime entre os licenciados em física em afirmar que é

baixa capacidade de seus alunos em entender a matéria dada em sala de aula, onde

pouquíssimos conseguem abstrair os conceitos por mais fundamental que eles pareçam.

Explorar a capacidade cognitiva dos alunos, e promover uma maior abstração dos

conceitos físicos, parece um desafio sem solução, mesmo sabendo que a Física está

relacionada praticamente a quase tudo em nosso cotidiano, os alunos se mostram cada

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vez mais avessos a memorizações, extensas formulações matemáticas, e aulas

meramente expositivas.

Porque os alunos saem da escola sem conhecimento aprofundado de Física?

Talvez devêssemos responder esta questão antes de gerar quaisquer reflexões, de

Acordo com Xavier:

“Os alunos chegam ao ensino médio despreparados e muitas vezes traumatizados com o Ensino de Física. Muitos têm em mente esta disciplina como algo impossível de se aprender e sem a noção de que a Física é uma ciência experimental e de grande aplicação no dia-a-dia.” XAVIER (2005)

É notório como a Física vem sendo apresentada tanto nos livros textos mais

utilizados onde o enfoque está cada vez maior numa quantidade de exercícios absurda

para vestibulares, primando demasiadamente pela memorização e soluções algébricas

quase que totalmente desvinculadas a um saber significativo.

De acordo com Bonadiman:

“As causas apontadas para os discentes não apreciarem a Física, e para explicar as dificuldades dos mesmos na aprendizagem em Física, partem de vários fatores aos quais estão relacionados à: pouca valorização do profissional do ensino, condições precárias de trabalho do professor, qualidade dos conteúdos desenvolvidos em sala de aula, enforque demasiado na chamada Física-matemática em detrimento de uma Física mais conceitual, a fragmentação dos conteúdos desenvolvidos em sala de aula, ao distanciamento entre o formalismo escolar e o cotidiano dos alunos e também a falta de conhecimentos básicos em leitura e interpretação de texto.”(BONADIMAN, 2005)

A falta de atividades experimentais realizadas em sala de aula também é um fato

agravante no ensino da Física, pois a Física, antes de qualquer coisa, é uma Ciência de

cunho experimental. Mesmo havendo experimentos de baixo custo feitos com materiais

reutilizados, em poucas oportunidades são feitos em sala de aula; outra alternativa

interessante seria o uso de aplicativos de computadores específicos para o ensino de

Física, esses últimos normalmente escapam por falta de conhecimento ou preparo ao

licenciando ao se utilizar destas ferramentas, ainda mesmo de computadores disponíveis

para tal fim.

Outros fatores relevantes, muitas vezes desconsiderados são: a formação do

professor, que por vezes leciona numa disciplina diferente daquela da qual é formado,

falta de capacitações continuadas e metodologias ultrapassadas, acabam tornando as

aulas cansativas e desestimulantes aos discentes. Diogo & Gobara (2007) comentam que

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a forma como os docentes ministram a disciplina de Física é a mesma desde a época do

Brasil Colônia: ensino expositivo, geral, superficial, baseado na memorização e excessiva

dependência dos manuais didáticos.

4.2 Enfoque na Aprendizagem Significativa em sala de aula

Os professores ficariam satisfeitos se seus discentes entendessem os conceitos e

princípios físicos com clareza, fato que a maioria das vezes não ocorre, os alunos quando

não conseguem entender o que esta escrito, não conseguem interpretar o significado do

conceito físico, consequentemente não haverá desenvolvimento da autonomia e

pensamento crítica satisfatório, segundo Peitrecola:

“como nas escolas é ensinada uma Física que pouco ou nada tem haver com o cotidiano dos alunos, esta disciplina e vista como algo inútil que não servirá para nada, pois o conhecimento esta restringido apenas a sala de aula. A Física como conhecimento só poderá ser interligada ao patrimônio intelectual dos indivíduos caso ela possa ser percebida em ligação com o mundo que nos cerca”. PEITRECOLA (2001)

A linguagem que não somente é a oral, é sim toda a forma de comunicação entre

interlocutores, pois os alunos também são interlocutores e não apenas receptores de

conhecimento, é a maneira pelo qual o aluno receberá a informação, a maior clareza e

eficiência com que essa linguagem será usada será determinante para o entendimento e

posterior construção do conhecimento por parte dos discentes. Se faz necessário que em

sala de aula haja um ambiente favorável a reflexões e discursões, um feedback quase

que automático com o professor, facilitando a construção de uma estrutura cognitiva do

individuo atrelada com a realidade que ele está inserido.

A chamada teoria da aprendizagem significativa foi desenvolvida em meados da

década de 60 pelo psicólogo Norte-Americano David Ausubel (1918-2008) segundo

AUSUBEL(1980), a aprendizagem significativa ocorre quando temos uma nova

informação , onde a mesma relaciona-se a uma outra informação já pré-existente na

estrutura cognitiva do individuo, ou seja é aprender com significado onde o novo

conhecimento é adquirido e construído à base de conhecimentos prévios.

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Desta forma podemos entender que a nova informação mencionada por Ausubel

seria um conjunto de modelos, que nada mais são representações abstratas, conceituais

e visuais, que traduzem deste fenômenos naturais, processos e sistemas dos mais

simples ao mais complexos, no tocante a informação pré-existente no individuo trata-se

de todo sua gama de conhecimento já adquirido durante sua vida, aliado sua visão de

mundo.

Ausubel (AUSUBEL et al., 1980) considera duas as condições para a ocorrência

da aprendizagem significativa:

− Que o material instrucional seja potencialmente significativo.

− Que exista a pré-disposição do aprendiz para aprender.

Em se tratando de Física esses materiais significativos vão desde: aulas

experimentais, visita aos museus de ciências, simulações computacionais entre outras,

onde estes elementos que auxiliam os alunos a visualizarem situações físicas de maneira

mais palpável, funcionando como modelos, segundo (GILBERT, BOULTER, & ELMER,

2000): são representações simplificadas da realidade, onde são abstraídos detalhes não

relevantes ou que dificultam a análise do fenômeno em questão, desta forma ajudam a

entender como ele funciona.

A pré-disposição do aprendiz quando sua estrutura cognitiva é aguçada, isso se dá

quando o mesmo encontra-se num estagio receptivo aos objetos a ele apresentados,

desde que os mesmo tenham graus de relevância satisfatórios como: interatividade com o

conteúdo, a dinâmica com que ele é tratado em aula, relações entre

conhecimento/cotidiano.

De acordo com Vygotsky(1991), o sujeito precisa aliar pensamento (cognição) e

linguagem, só assim o sujeito poderá se apropriar dos conhecimentos, formando a sua

própria consciência, mediante a instrumentos que facilitem a compreensão, só assim será

possível o indivíduo formar seus próprios conceitos.

A aprendizagem significativa está atrelada a construção critica do conhecimento,

pois o individuo somente aprenderá e dará valor ao conhecimento adquirido se lhe for

permitido conhecer o que acontece no mundo ao seu redor (sociedade, natureza), buscar

através de seus conhecimentos soluções de problemas práticos, tornar-se comprometido

com o bem estar coletivo.

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O professor será o mediador, para promover ao aluno contato com os mais

diversos objetos do conhecimento, não cabendo mais ao educador o papel de senhor do

saber, que tudo sabe, tudo domina. Nos dias atuais somente “dominar” conteúdos não é

garantia de promover aprendizagem, características como flexibilidade, autocrítica,

receptividade, espirito de inovação, que sempre seja favorável a buscar novos caminhos

que favorecem seus alunos alcancem o prazer de aprender. Conforme Peitrocola:

“Um professor deve ser um profissional de múltiplas habilidades: deve aliar uma sólida base científica, conhecimento de natureza psicológica, pedagógica didática, histórica, filosófica, entre outros. E além de dominar essas áreas de conhecimento, ele deve ser capaz de integrá-las de maneiras a se produzir uma visão interdisciplinar”. PEITROCOLA (2001)

Deve-se entender que interdisciplinar deve ser algo muito além de juntar disciplinas

de áreas diferentes; é sim, associar formas diferentes, dinâmicas em sala de aula; como

explorar e discutir os conteúdos em sala, atividades motivadoras e interativas aos alunos,

por meio do qual priorize uma aprendizagem efetiva e renovada, mas sem, contudo,

perder a clareza e objetividade do que esta sendo ensinado. Citando mais uma vez

Gaspar:

“Apresentar o conteúdo de forma a privilegiar o rigor dos conceitos sem descuidar de suas aplicações práticas e teóricas, incluindo atividades experimentais simples, significativas e motivadoras e enfatizando a resolução de exercícios, não apenas para que se encontre a solução, mas para que reflita sobre ela e perceba como a ela se relaciona o conteúdo.” GASPAR (2008)

Não é possível ao aluno aprender significativamente algo em Física, se não for pelo

estímulo da sua capacidade de compreensão, que se vale deste ao texto escrito à forma

de como o assunto é abordado em sala, passando pela leitura, boa escolha de livros

textos e materiais suplementares de ensino. Para Oliveira:

“Quando um aluno entende e interpreta o que aprende corretamente, consegue traduzir efetivamente o modelo físico de que este descrito, passando para uma forma de linguagem, que possa proporcionar a resolução dos problemas ou exercícios”. (OLIVEIRA ,2011)

Sem duvida uma das melhores formas de estimular o desenvolvimento do

pensamento crítico e intelectual de um individuo e lhe proporcionar a vivenciar situações

problemáticas reais através da experimentação, o que permite a exploração dos

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fenômenos naturais, através da observação e manipulação dos mesmos, as atividades

experimentais sem bem planejadas e executadas, permitem aos alunos a partir de uma

da situação fixar os conceitos e identificar discordâncias em relação aos conceitos

teóricos.

As atividades experimentais sem duvidas ajudam a desmistificar todo o arcabouço

teórico que envolve a Física, consequentemente amenizando as dificuldades em aprender

de Física de modo significativo e consistente, fazendo uma profunda ligação entre a teoria

e pratica, onde o que o aluno vivencia na escola pode ser levado para a vida, segundo

Gaspar:

“O ato de experimentar permite ao aluno refletir sobre o que foi observado e sobre os resultados obtidos e verificar se estão de acordo com a realidade que procuram simular e, principalmente, perceber que relação há entre o que foi tratado teoricamente e o que foi observado experimentalmente.” GASPAR (2008)

Infelizmente sabemos que apesar da Física experimental ser essencial para uma

melhor aprendizagem, essa metodologia é pouco usada em nossas escolas, inúmeros

fatores contribuem para isso, montar e manter um laboratório básico de Física em bom

estado, exige um custo adicional, que normalmente as escolas privadas não estão

dispostas a tê-los, além de ocupar um espaço físico que poderiam abrigar outras turmas.

Tratando da rede publica, estados e municípios não vem dando a atenção que

normalmente se deve, apesar de constar nos PCN´s que apontam para a necessidade de:

“Rediscutir qual física ensinar para possibilitar uma melhor compreensão do mundo e uma formação para a cidadania mais adequada, e usar de experiências no âmbito de sala de aula pode ser uma delas” (Brasil, 1999, p.230)

Vemos que há dificuldades em levar uma aprendizagem significativa, que se deve

a muitos fatores: desde a própria complexidade da Física, passando pelas metodologias

de ensino, a quase que ausência de experiências no âmbito escolar. Em face a essas

dificuldades, precisa-se oferecer alternativas que sejam, em primeiro lugar de custo baixo,

sejam relativamente fáceis de se obter, que sejam interativas e interessantes. Precisa-se

ainda, traçar estratégias que levem o desenvolvimento do ensino a um patamar desejado.

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4.3 Conhecendo as Simulações Computacionais

Com o advento das Tecnologias, mais principalmente da Informática, nossas

visões de mundo foram mudadas quase que completamente, adquirimos novas

concepções sobre a recepção de divulgação das informações, onde uso de computadores

cada vez mais avançados e internet cada vez mais velozes se tornaram indispensáveis as

nossas vidas. Hoje um simples celular é composto por uma gama de aplicativos (jogos,

bate-papos, compras, bancos, etc), o que nos permitem gozar de grande comodidade.

Essas aplicações se caracterizam pela interatividade e pela eficiência que interpretam e

transmitem as informações dos usuários.

Já era de se esperar que as tecnologias da informação também dessem suporte a

educação, atentos a esse novo cenário e às dificuldades presentes no ensino, os

profissionais da educação e desenvolvimento de tecnologias, vem procurando maneiras

de melhorar e dinamizar o ensino. Neste contexto, vêm surgindo os chamados TIC´s que

tem por objetivo criar mecanismos para facilitar as atividades dos discentes em sala de

aula. Estas ferramentas vêm permitindo vislumbrar um aprendizado mais significativo.

No tocante a esses TIC`s vem se destacando o uso em sala das chamadas

simulações computacionais para o ensino, também são conhecidos no meio de

informática como OA (objetos de aprendizagem), quem vem do inglês (Learning Object).

De acordo com o Learning Technology Standards Committee da IEE “objetos de

aprendizagem são qualquer entidade, digital ou não, que pode ser utilizada,

reutilizada ou referenciada no processo de aprendizagem apoiada por

tecnologias.”, no caso são plataformas que oferecem multimídia, software instrucional,

simulações, conteúdo EAD (Educação à Distância), sendo que todas as ferramentas

desenvolvidas pela Ciência da Computação; os AO’s são nada mais que qualquer recurso

digital que possa ser utilizado para disseminação da informação e apoio à aprendizagem.

O computador é um forte aliado para a busca do conhecimento, sendo uma ótima

ferramenta de auxilio ao estudante, desde que seja, sob esse aspecto, visto como uma

ferramenta em prol de um ensino sistematizado, o que permite almejar uma nova

24

perspectiva de aprendizagem, na qual, o aluno é apresentado a um repertório de

informações até certo ponto manipuláveis, onde o mesmo criará uma profunda interação

com o conteúdo a ser vivenciado, de acordo Wieman et al(2008), usar essas softwares

educativos os chamados OA´s permitem desenvolver entre outras características:

Conexão com o mundo real e incentivo a experimentação e

observação dos fenômenos;

Oferecer alto grau de interatividade para o aluno;

Possibilitar múltiplas alternativas para solução de problemas;

Combinação balanceada de vídeos e imagens;

Identificado por área de conhecimento e nível de escolaridade;

Apresentar interface que facilite o uso, possibilitando acesso

intuitivo por parte dos professores e alunos não familiarizados com

o uso do computador;

Que sejam programas livres ou de baixo custo de forma a não

onerar demasiadamente as instituições de ensino;

Não exigirem para seu uso máquinas de alto desempenho,

podendo rodar em computadores com configurações básicas;

Apresentar fácil funcionamento e execução tanto na web

via próprio PC, facilitando o uso no cotidiano de sala.

Diante dos pontos apresentados, é esperado que essa ferramenta possa de fato

auxiliar o professor a melhor fomentar suas aulas, pois permite aos alunos estabelecerem

um forte estímulo a visualização/compreensão. No primeiro momento explorar a chamada

percepção visual, ou seja, o aluno visualiza o objeto e dá um determinado significado de

acordo com a forma que ele se apresentada. Num segundo momento, explorar a

imagem visual, ou seja, o aluno compreende o objeto apresentado, passando assim a

entender as relações de causa e efeito dos fenômenos apresentados. Ambos os estágios,

de visualização/compreensão, são conhecidos como modelos. Segundo Gilbert:

“Modelos podem funcionar como uma ponte entre a teoria científica e o

mundo-como-experimentado (“realidade") de duas formas. Eles podem ser

esboços simplificados da realidade-como-observada (fenômenos exemplo),

25

produzidos como objetivos específicos aos quais as abstrações da teoria

são então aplicadas”.

( GILBERT, 2005,p. 11)

Varias instituições vem ao longo dos anos se dedicando a produzir e aprimorar

esses AO’s, de forma a compor uma gama muito interessante de repertórios, via web

(online) ou podendo ainda ser baixados para o PC, alguns são livres, já outros são

comercializados com centros de pesquisas e intuições de ensino, podemos destacar

alguns, MERLOT – (Multimedia Educational Resource for Leaninrg and Online Teaching) ,

o PADRE – (Physics and Astronomy Education Comunities), PhET – (Physics Intercative

Simulations) , temos ainda o Modellus densenvolvido pela Faculdade de Ciencias e

Tecnologia de Universidade de Lisboa, já no Brasil merece destaque os chamados BIOE

– Banco Internacional de Objetos de Educação, mantidos desde meados de 2008 pelo

MEC e MCT contam com um vasto repertório de objetos de aprendizagem e vídeos,

gratuitos via web ( http://objetoseducacionais2.mec.gov.br).

4.4 – PhET – Physics Interactive Simulations

O software PhET – Physics Interacitve Simulations – foi desenvolvido pela

Universidade do Colorado, nos Estados Unidos. Nela o grupo liderado pelo Prof Carl

Neiman, que recebeu no ano de 2001 o Nobel da Física junto com o Eric Allin Cornell (

pelo experimento conhecido como condensado de Bose-Einstein) desenvolve e

disponibiliza na web simulações, os OA’s. Tais simulações, podem ser visualizadas online

ou ainda serem baixadas no computador, o conteúdo é disponibilizado de forma gratuita

no site (http//phet.colorado.edu/pt_BR) desde que que os créditos sejam destinados aos

desenvolvedores. A Figura 1, apresenta a tela de apresentação do site PhEt.

26

Figura 1 - Tela de apresentação do PhET(disponível em : http://phet.colorado.edu/pt_BR/)

Um dos grandes atrativos do PhET e sua interface bastante amigável ao usuário.

Consegue-se fazer uso perfeitamente de seus recursos; as ferramentas disponíveis são

bastante intuitivas e interativas, onde o mesmo se depara com várias experiências

virtuais, sendo possível, manipulando-as, interagir com os mais diversos fenômenos

naturais, numa conexão simulação x realidade.

O PhET é dividido em varias seções, que são classificadas em áreas especificas

do conhecimento: Matemática, Física , Química, Biologia (Ciências da terra), etc. Dentro

dessas seções os OA’s são exibidos em categorias, no caso da Física temos as

seguintes: Movimento, Trabalho, Energia e Potência, Som e Ondas, Calor e

Termodinâmica, Eletricidade, Magnetismo, Circuitos, Fenômenos Quânticos, Luz e

Radiação, disponíveis em vários idiomas; traz ainda sugestões de atividades a serem

desenvolvidas em sala de aula. Ademais, mantém aberto um canal permanente através

de um portal para que professores e alunos possam mandar sugestões de atividades e

criticas. Desta forma os desenvolvedores ficam atentos às necessidades daqueles que

utilizam suas simulações. A Figura 2, apresenta uma página do site do PhEt com algumas

das seções citadas acima (seções de Física).

27

Figura 2 - Apresentação das Seções de Física PhET.(disponível em : http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/category/physics)

Outro fator que viabiliza bastante o uso do PhET é a possibilidade de rodar as

aplicações em maquinas com configurações básicas de mercado, sem necessidade de

grande espaço e disco rígido, amplo uso de memorias ou até mesmo placas de vídeo de

alto desempenho. Todas as simulações possuem versão off-line que podem ser baixadas

para o PC, para as plataformas: Windows, Mac OS X e Linux.

As simulações têm o intuito de fortalecer o ensino e a difusão do conhecimento. De

acordo com o próprio portal, mais de 90 milhões de simulações já foram baixadas e

visualizadas em todo mundo, e sempre incentivando aos professores e alunos a buscar

por mais conhecimento e fortalecer as bases de aprendizagem. O PhET não visa de

maneira nenhuma substituir o professor e sim auxiliá-lo nas suas mais diversas tarefas:

aulas expositivas, atividades em grupo, atividades em casa, aulas de laboratório, onde o

objetivo primordial é fazer com que os alunos explorem o funcionamento das simulações

entendendo o comportamento dos fenômenos, assimilando assim de fato os conceitos e

os trazendo a sua realidade.

O interface do PhEt é sem duvidas um grande atrativo tanto para os alunos e

professores, como exemplo temos a tela da simulação Flutuabilidade , vide Figura 3,

através da qual podemos estudar os conceitos de densidade e empuxo. Sua tela é

composta por vários cursores e botões, onde podemos alterar facilmente parâmetros

como massa e volume do material, tipo do material (madeira, isopor, gelo), densidade/tipo

28

do fluido (água, óleo, etc) e ainda verificar as relações de empuxo (com o auxilio de

vetores, com as respectivas magnitudes) obtendo respostas em tempo real, muito

próximas do comportamento real esperado, de forma intuitiva sem exageros de

parametrização e uso de programação. A Figura 3 exibe a tela de simulação

Flutuabilidade do PhET.

Figura 3 - Tela da simulação Flutualbilidade, do PhET.(disponível em : http://phet.colorado.edu/sims/density-and-buoyancy/buoyancy_pt_BR.html)

Já é conhecido que em nossas escolas, considerando rede estadual e federal que

no Brasil em sua maioria são responsáveis pelo ensino médio, que as mesmas quase não

possuem laboratório de Física e ciências afins em suas dependências, as explicações vão

entre outras; falta de espaço físico adequado, falta de profissionais como instrumentistas,

o professor desconhece as técnicas de experimentação, falta de tempo e incentivo aos

professores para tal atividade, os professores tem durar carga horaria em varias escolas e

turnos diferentes inviabilizando os mesmos a desenvolverem tais praticas, mas entre

todos e unanime quando a importância das experiências em sala de aula, desta forma o

OA´s vem de forma a não substituir mais sim servir de alternativa aos experimentos em

sala, e por que não complementar os experimentos que por ventura forem realizados.

29

5. APLICAÇÃO E ANALISE DAS SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS

5.1 Uso de Simulações em sala de aula

Conhecendo a escola campo de trabalho

Neste tópico daremos o inicio a metodologia proposta incialmente no trabalho,

como já foi mencionado anteriormente este estudo foi aplicado na Escola EREM

Jornalista Trajano Chacon, localizada Avenida do Forte S/N, Cordeiro Recife – PE, a

escola possui 12(doze) salas de aula convencionais, 1(um) laboratório de informática,

1(um) laboratório de ciências (Física/Química/Biologia), 1(uma) sala de diretoria, 1(uma)

sala de coordenação pedagógica, 1(uma) sala da secretaria, 1(uma) sala de apoio

pedagógico, (1) uma cozinha, (1) uma biblioteca, (1) uma quadra de esporte descoberta,

4(quatro) banheiros , sendo dois para o uso dos alunos e um para uso dos professores e

funcionários , a escola atualmente dispõe de 45 funcionários entre professores, diretoria,

coordenação pedagógica, serviços gerais, cozinha, portaria e vigilância, a escola atende

aos alunos do ensino médio nas series de 1º,2º, 3º anos onde conta com 508 alunos,

ainda oferece o EJA no turno da noite que conta com 200 alunos; todas as informações

foram nos passadas pela direção da escola, dados estão contidos no PPP da mesma.

O Trajano Chacon (TC) funciona como escola de tempo semi-integral, ou seja, os

alunos da modalidade regular estudam em alguns dias da semana os dois turnos manhã

e tarde, onde tem as chamadas aulas regulares intercaladas com outras atividades como

oficina de leitura, dança, robótica, praticas esportivas, etc. O TC conta com dois

professores de Física, um dos quais foi responsável por supervisionar minhas atividades

de estágio no âmbito escolar e deu todo o suporte para a realização desse estudo.

A metodologia na maioria das aulas de física da escola se dá por aulas expositivas,

com resolução de exercícios, realização de avaliação e trabalhos de pesquisa.

Anualmente é organizada uma feira de conhecimento onde os alunos realizam seus

projetos sob orientação dos professores e os apresentam a comunidade escolar, pais e

ao publico em geral.

30

No tocante às aulas de física, existe um laboratório de ciências, porém o mesmo

não dispõe de estrutura adequada para realização de prática experimental em suas

dependências, servindo normalmente como almoxarifado, onde é guardado o material a

ser utilizado, nem o mesmo conta com um profissional técnico instrumentista para auxiliar

o professor em suas atividades. Assim, as aulas experimentais são realizadas em sala de

aula, porém em raríssimas oportunidades. Além do mais, turmas numerosas, carga

horarias imensas praticamente inviabilizam a realização de atividades experimentais

sistematizadas e periódicas em sala de aula.

De acordo com a opinião dos professores de Física do TC:

“As aulas experimentais são indispensáveis para que os alunos aprendam a relevância dos fenômenos físicos da natureza e como eles estão presentes em nosso cotidiano, só assim podem aprender os princípios da física de forma significativa, precisamos fornecer uma alternativa que permita que na ausência de experimentos em sala, os alunos possam interagir e visualizar as situações físicas o mais fielmente possível à realidade, e que também esses meios sejam viáveis e práticos, assim possibilitando uso mais frequente em sala”. (Transcrição de entrevista com professores da escola TC)

Desta maneira nos sentimos mais encorajados, a utilizar os OA´s no âmbito

escolar, por acreditar que tais características dessas simulações que foram anteriormente

descritas ao longo deste trabalho são adequadas ao uso em sala de aula, acreditando

que elas trarão benefícios na aprendizagem dos alunos.

Descrição e Implementação das Atividades a serem realizadas em sala

Ficou definido que nosso estudo será aplicado nas turmas do ensino médio da

EREM Jornalista Trajano Chacon, mais especificamente nas turmas de 2º anos e 3º anos,

num total de quatro turmas divididas em “A” e “B” para cada série cada turma possui

cinquenta alunos totalizando duzentos alunos a serem envolvidos diretamente no estudo,

todas as turmas descritas são lecionadas pelo mesmo professor.

Incialmente aplicaremos um questionário (Apêndice A) aos alunos das quatro

turmas, afim de obtermos um panorama que aponte entre outras coisas; o grau de

afinidade dos alunos com Física, dificuldades em aprender, motivação para aprender,

forma como o professor leciona as aulas, forma que os alunos gostariam que as aulas

31

fossem lecionadas , a importância de estudar Física, se a Física tem alguma relação

como suas futuras profissões, este questionário tem grande relevância em nosso estudo

pois esperamos que ele nos dê o respaldo a desenvolver nossas atividades de forma a

contribuir com o desenvolvimento e anseios dos alunos.

Desta forma organizamos nossas atividades a compor o que chamaremos de

Atividade da Sequência Didática, onde constam as atividades, turmas e datas do qual

serão realizadas. O critério da escolha das atividades a serem realizadas em sala foram

os seguintes: viabilidade de ser feito, disponibilidade de um OA adequado a pratica,

obedecer a sequencia do planejamento das aulas do professor, relevância do assunto a

ser abordado, vamos a programação vide Figura 4.

Atividades da Sequência Didática

ATIVIDADE REALIZADA 2º ANO “A” 2º ANO “B” 3º ANO “A” 3º ANO “B”

Questionário 12/02 12/02 14/02 14/02

Atividade 1 – Aula de Hidrostática 18/02 19/02 Não participou Não participou

Teste Hidrostática 24/02 25/02 Não participou Não participou

Atividade 3 – Aula de Calorimetria 14/04 15/04 Não participou Não participou

Teste Calorimetria 22/04 23/04 Não participou Não participou

Atividade 5 - Aula Ondas

numa corda

05/06 05/06 Não participou Não participou

Teste Ondas numa corda 12/06 12/06 Não participou Não participou

Atividade 4 - Leis de Ohm

e Resistividade

Não participou Não participou 04/08 04/08

Teste Lei de Ohm e Resistividade Não participou Não participou 07/08 07/08

Atividade 5 – Reflexão e Refração

da Luz

22/10 23/10 Não participou Não participou

Teste Reflexão e Refração da Luz 29/10 30/10 Não participou Não participou

Figura 4- Lista de Atividades da sequência didática

Lembrando que sempre apenas uma das turmas de cada serie vivenciará o

conteúdo utilizando os OA’s e a outra vivenciará o conteúdo por meio de aulas expositivas

tradicionais, mas ambas terão exatamente o mesmo conteúdo e tempo de aula, já os

32

testes são idênticos e serão aplicadas e ambas as turmas participantes. Todos os testes

terão questões múltipla escolha, cada questão contem 5 alternativas enumeradas

A,B,C,D,E onde somente uma configura como resposta correta.

Atividade 1 – Aula de Hidrostática

Essa atividade foi realizada durante as aulas de hidrostática onde foram abordados

os seguintes conceitos: densidade, massa, volume, pressão, principio de Arquimedes,

Teorema de Stevin, em auxilio as aulas expositivas foram usadas as seguintes

simulações do PhET: Densidade , Flutuabilidade, Sob Pressão.

Com a simulação Densidade é possível explorar os conceitos de densidade, é

possível colocar blocos de matérias distintos (gelo, madeira, isopor, alumínio, tijolo) dentro

de um liquido, podemos alterar os parâmetros do bloco como massa e volume, verificando

o conceito de densidade de tais matérias e os efeitos que sofrem ao estarem imersos num

liquido. A Figura 5 exibe a tela da simulação Densidade.

Figura 5 - Tela da simulação Densidade

Ainda pautado no estudo da hidrostática, agora com simulação flutuabilidade,

podemos imergir bloco de diferentes materiais (gelo, madeira, isopor, alumínio, tijolo),

alterando massa e volume, além disso, agora é possível verificar as relações de Empuxo

(principio de Arquimedes) e peso aparente quando um bloco esta imerso em um liquido,

com o auxilio de vetores pode-se representar as forças inclusive com modulo, a uma

opção de alteração na densidade do fluido tornando-o mais ou menos viscoso, o

33

simulador ainda conta com um conjunto de balanças, muito uteis para diferencia peso real

e peso aparente. A Figura 6 mostra a tela da simulação Flutuabilidade.

Figura 6 - Tela da simulação Flutuabilidade

Finalizando a atividade 1, usaremos o simulador Sob pressão, onde o intuito e

estudar o chamado Teorema de Stevin, neste OA é possível encher um tanque com um

líquido em diferentes níveis milímetros, onde através de um sistema de

barômetros(instrumentos usados para medir pressão atmosférica)podemos aferir as

pressões em pontos em diferentes profundidades do tanque, tais instrumentos podem ser

calibrados em três diferentes unidades: atmosferas (atm), Pascal (Pa) e psi (libra

polegado quadrada), o programa permite ainda alterar parâmetros; volume de liquido

dentro do tanque, a massa especifica do fluido, a gravidade o qual o liquido esta

submetido, parâmetros esses contidos na equação , que é o

principio fundamental na construção de barragens, redes de distribuição de água etc. A

Figura 7 exibe a tela da simulação Sob Pressão.

Figura 7 - Tela da simulação Sob Pressão

34

Teste Hidrostática

Essa atividade tem como finalidade verificar e avaliar os conhecimentos dos alunos

que vivenciaram a atividade 1 – aula de hidrostática, o Teste 1 (APENDICE B) consiste

em cinco questões sobre os diversos tópicos abordados em sala.

Atividade 3 – Aula de Calorimetria

Essa atividade foi realizada durante as aulas de calorimetria, onde serão

abordados os seguintes tópicos: calor, calor sensível, capacidade térmica, calor

especifico, calor latente, princípios das trocas de calor, principio do calorímetro, diagrama

de fase, em auxilio as aulas expositivas temos as seguintes simulações: calor sensível,

calor latente, mudanças de estado físico.

Com a simulação calor sensível é possível explorar o conceito de calor sensível de

varias substâncias (ferro, alumínio, cobre e chumbo), o simulador possui vários cursores

onde podemos variar parâmetros como massa da amostra, temperatura inicial e final,

material da amostra, assim podemos verificar, por exemplo, a relação da quantidade de

calor (cal) fornecida a uma mesma amostra, sob a mesma condições de temperatura,

sendo visualizadas através de display em tela, isso permite ao aluno visualizar que o

conceito de calor especifico depende de cada material da amostra , obedecendo a relação , onde c – calor especifico, Q – calor recebido, m – massa da amostra –

variação de temperatura sofrida, e que consequentemente o calor sensível é atrelado a

variação de temperatura da amostra. A Figura 8 exibe a tela da simulação Calor Sensível.

35

Figura 8 - Tela da simulação Calor Sensível

Com a simulação denominada calor latente, possível analisar as relações dos

calores latentes de três amostras de substância (água, prata, chumbo), através de um

curso é possível variar a massas dessas amostras, onde fornecendo calor a mesmas

verificamos que as mesmas se fundem ao receberem quantidades de calor distintas para

uma mesma massa isso se deve ao diferentes calores de transformação ou latentesegunda a relação , onde L – calor latente, Q – calor recebido, m – massa da

amostra, isso permite aos alunos verificarem o conceito de calor latente visualizando de

fato o fenômeno, o permitindo o diferenciar do calor especifico que normalmente é

confundido facilmente pelos alunos. A Figura 9 exibe a tela da simulação Calor Latente.

Figura 9 - Tela da simulação Calor Latente

36

Por fim finalizando a atividade 3, temos a simulação mudanças de estado físico, no

qual podemos visualizar os conceitos de calor especifico e calor latente para certa

amostra de água verificando como eles atuam na mudança de estado físico da mesma,

desde a forma solida , passando pela líquida até a gasosa, ainda se tem disponível uma

gráfico do tipo Temperatura [ºC] x Calor absorvido [cal] , assim pode-se monitorar

graficamente o comportamento do calor recebido pelo amostra em relação a variação de

temperatura, permitindo ao aluno do forma intuitiva diferenciar os conceitos de calor

sensível e calor latente. A Figura 10 e 11 exibem as telas da simulação Mudanças de

Estado Físico.

Figura 10 - Tela da simulação Mudança de estado físico – fusão da água

Figura 11 - Tela da simulação Mudança de estado físico – evaporação da água

37

Teste de Calorimetria

O teste de calorimetria será aplicado em sala e terá a finalidade de avaliar os

conhecimentos vivenciados pelos alunos na Atividade 3 – Aula de calorimetria está

disponível no APENDICE C, consiste em quatro questões de múltipla escolha.

Atividade 3 – Aula Ondas numa corda

Essa atividade foi realizada durante as aulas de Ondas onde foram abordados os

seguintes tópicos: conceito de onda, classificação, elementos, velocidade de uma onda,

ondas propagadas em uma corda, ondas numa corda é acústica, reflexão de ondas em

extremidades fixas e móveis, interferência de ondas. Em auxilio as aulas expositivas

foram utilizadas OA: Ondas em corda. Neste simulador é possível gerar ondas numa

corda, usando três opções de menu: Manual (gera ondas manuais), Oscilador (gera

ondas oscilantes no tempo) e pulso (gera pulso de onda), conta ainda com um conjunto

de réguas para medir comprimento de onda (λ) e amplitude (A); na parte superior da tela

é disponível um conjunto de cursores pelos quais pode-se variar os parâmetros de onda:

Amplitude, frequência, amortecimento, tração (tensão), desta forma podemos verificar o

comportamento das ondas em um meio unidimensional mediante a alteração de tais

parâmetros. Assim, fixando os significados para tais parâmetros. A Figura 12 exibe a tela

da simulação ondas numa corda.

Figura 12 - Tela da simulação Onda numa corda – modo oscilador

38

Outra funcionalidade muito interessante é poder modificar a uma das extremidades

por onde a onda se propaga, podendo selecionar três opções: extremidade fixa,

extremidade solta ou móvel e infinita. O uso desses recursos se faz bastante útil nos

estudos de reflexão de ondas, pois podemos gerar um pulso nessa corda e observar seus

comportamentos ao baterem em tais extremidades, identificando se ocorre ou não

inversão de fase. Gerando mais de um pulso na mesma corda podemos verificar o

fenômeno de interferência que pode ter caráter construtivo ou destrutivo dependendo da

fase que as ondas estejam quando se combinarem. As Figuras 13 e 14 exibem as telas

da simulação ondas numa corda no modo reflexão de pulso.

Figura 13 – Ondas numa corda – extremidade fixa

Figura 14 – Ondas numa corda – extremidade solta

39

Teste de Ondas

O teste 3 (APÊNDICE D) é destinado a avaliar os conhecimentos vivenciado pelos

alunos, é referente ao temas abordados na atividade 3, o teste elaborado possui 4

questões de múltiplas escolha.

Atividade 4 – Lei de Ohms e Resistividade

A atividade a seguir foi proposta para os alunos do 3º ano de Ensino Médio, tem

por finalidade usar a simulações no estudo das Leis de Ohms, onde temos duas

aplicações básicas: podemos variar através de cursores na tela os parâmetros de

resistividade, comprimento do fio e a área seção vide Figura 14, assim podendo verificar

como a resistência do mesmo comporta-se mediante a variação de tais parâmetros,

sendo o principio básico dos funcionamentos de chuveiros elétricos, aquecedores etc. Já

outra aplicação destina-se ao estudo da 2º lei de ohms onde podemos estudar a variação

do quociente entre a ddp (voltagem) e a corrente que atravessa o condutor, o

funcionamento de simulador e idem ao anterior, esta lei permite aos alunos conhecer os

princípios básicos a entender o funcionamento dos circuitos elétricos básicos. As figuras

15 e 16 exibem respectivamente as simulações da 1ª e 2ª Lei de Ohms.

Figura 15 – Relação de resistência 1ª Lei de Ohms

Figura 16 – Relação de resistência 2ª Lei de Ohms

40

Teste Lei de Ohm e Resistividade

O teste para esta atividade esta disponível no APENDICE E, onde serão avaliados

os conhecimentos vivenciados na atividade 4, o teste possui quatro questões de múltipla

escolha.

Atividade 5 – Reflexão e Refração da Luz

Esta atividade vem a retomar a sequência didática para os alunos do 2º ano, o

tema ser tratado, agora o estudo dos fenômenos de refração e reflexão para raios de luz

(estudos estes que compreendem a chamada ótica geométrica) é realizado através da

simulação “curvando a luz”. Podemos entender o comportamento do feixe de luz ao

passar de um meio para outro onde os índices de refração são distintos, obedecendo a

Lei de Snell , nesta simulação podemos através de um conjunto

de cursores variar parâmetros como: comprimento de onda da fonte, índice refração dos

meios (água, ar, personalizar), medir intensidade do feixe luz e velocidade de

propagação; variando o ângulo de incidência θi podemos visualizar os comportamentos

dos ângulos de reflexão e de refração. Essa simulação se mostra excelente para o aluno

obter embasamento teórico para entender a construção e operação de lasers, por

exemplo. A Figura 17 exibe a tela da simulação curvando a luz.

Figura 17 – Laser sofrendo os fenômenos de reflexão e refração

41

Teste Reflexão e Refração da Luz

O teste para essa atividade encontra-se no APENDICE F, que visa avaliar os

conhecimentos básicos de reflexão e refração vivenciados na atividade 5, tal atividade

possui quatro questões de múltipla escolha.

5.2 Resultados e Discursão

Este capítulo tem o propósito de expor e discutir os resultados da aplicação das

sequencias didáticas dentro do ambiente escolar, a priori serão expostos os resultados do

questionário do Apêndice A, que tem por finalidade retratar a relação dos alunos com a

Física. Foram propostos 10 questionamentos, cuja finalidade é verificar possíveis

problemáticas, soluções e cenários que norteiam o ensino da Física, problematizando e

verificando suas possibilidades: como o uso dos OA’s. Para efeito de preenchimento do

questionário cada aluno assinalou uma resposta para cada questão apresentada de

acordo com os respectivos enunciados.

Os dados a seguir foram obtidos de forma quantitativa utilizando-se uma amostra

de cerca de 40% dos alunos dos 1º, 2º e 3º anos do ensino médio regular, onde o total de

alunos desta modalidade é de 508, desta forma os resultados serão exibidos através de

gráficos do tipo colunas simples, onde os valores apresentados são: Porcentagem

(valores) x Respostas (categorias).

Figura 18 – Relação demanda de alunos por área de conhecimento

ARTES/ESPORTE/MÚSICA

SAÚDEEXATASHUMANAS

16,68%18,18%A

finidade com Aréa de Conhecimento34,84%

30,30%

42

Analisando o gráfico da Figura 18, podemos observar nos percentuais que a maior

concentração ocorre na área de humanas, com um percentual por volta de 35%, faixa em

que os alunos tendem a se interessar mais por áreas onde as relações humanas e

interpessoais são predominantes, além de não exigir grandes domínios tecnologia e

matemática. Saúde aparece com cerca de 30%, os conhecimentos de Biologia, Química e

Física são primordiais, logo boa parte dos alunos tem interesse em campos onde certos

conhecimentos de Física serão necessários. Logo a seguir vemos Exatas, concentrando

cerca de 18%, ondes conhecimentos Matemática, Química e principalmente Física;

conhecimentos estes bases para áreas como as Engenharias em Geral ,TIC´s etc. Pode-

se considerar, com esse resultado, uma parcela boa dos alunos tendem a essas áreas ou

pelo menos tem afinidade. Por fim, em torno de 16% dos alunos preferem áreas mais

criativas, por exemplo: música, esportes e artes.

A seguir, Figura 19, apresentamos as respostas dos alunos sobre sua afinidade

com a Física (Gostar ou não de Física) – para questionário, ver APENDICE A.

Figura 19 – Relação da afinidade dos alunos com a Física

De acordo com o gráfico apresentado na Figura 19, por volta de 23% dos alunos

afirma realmente gostar de Física. Se compararmos com o percentual do gráfico da figura

18, na categoria exatas, percebemos que há certa coerência, pois ambos estão com as

demandas baixas. Ainda, 30% dos alunos responderam não gostar de Física, o

interessante é que esta demanda não ultrapassou a metade como normalmente se

poderia esperar, já que em torno de 44% dos alunos responderam que gostam um pouco

de Física, um percentual que é maior que as categorias “SIM” e “NÃO”. Se somarmos os

valores das categorias teremos aproximadamente 67% dos alunos com certo grau de

UM POUCONÃOSIM

22,72%G

ostar de Física43,98%

30,30%

43

afinidade com a Física, sendo assim os alunos desta amostra, em geral, gostam de

Física. Supomos então, que outros fatores como: dificuldade com a matemática, forma de

ensino, falta de significado, não ligação com seu dia a dia entre outras, fazem os alunos

terem aversão e baixo rendimento nas aulas.

Abaixo apresentamos o resultado quanto ao questionamento sobre motivação para

estudo da Física, na Figura 20. As categorias para motivação, perguntadas aos alunos,

foram: passar de ano, aprovação no vestibular ou pela afinidade com a própria matéria

estudada.

Figura 20 – Relação da motivação dos alunos com a Física

Pela analise do gráfico da Figura 20, notamos que um maior percentual, 45%, tem

por maior motivação para estudar Física passar de ano, ou seja fazer apenas o suficiente

para obter aprovação no ano letivo. Temos 30% tendo como motivação ter aprovação no

vestibular; neste caso temos duas considerações: a Física é parte altamente relevante na

sua escolha de curso ou esses alunos desejarem maximizar seu desempenho em Física

independente de sua relevância (para uma carreira posterior). Cerca de 25% dos alunos

se sentem motivados pela própria matéria em si, ou seja, o aprendizado da Física.

Sobre as dificuldades em aprender Física, segundo os alunos, dividimos as

categorias em: dificuldades com a própria teoria, cálculos (matemática), o significado do

fenômeno físico e a forma de ensino. Quanto às respostas a esse questionamento,

elaboramos o gráfico mostrado na Figura 21.

MOTIVAÇÃOMATÉRIA

APROVAÇÃOVESTIBULAR

PASSAR DE ANO

M

otivação para estudar Física45,45%

30,30%24,25%

44

Figura 21 – Dificuldades em apreender Física

Pela analise do gráfico da Figura 21 temos que, 16% dos alunos afirmam que

teoria é um obstáculo ao aprendizado, 50%, ou seja, metade da amostra afirma que os

cálculos são a maior dificuldade, sugerindo que o ensino tradicional ainda está muito

pautado na resolução de exercícios e demonstração de equações; 29% dos alunos não

entendem o significado do que aprendem, não sabem (pois não conseguem aliar o

conteúdo da aula a um conhecimento prévio) ou não conseguem entender o que é visto

em sala de aula, fato este bastante preocupante; 5% afirmam que a forma de ensino

dificulta o aprendizado (baseados é, até então, vivenciado em sala de aula). Ou seja,

segundo os alunos o uso da matemática ainda é visto como maior dificuldade, mas

notemos que esse uso pode ser devido à forma de ensino (baseado quase que

exclusivamente em resultados matemáticos, sem dar muita ênfase à teoria/fenômeno em

si).

Tentamos quantificar como os estudantes relacionam a Física que aprendem

na escola com o seu cotidiano. O resultado é mostrado na Figura 22.

CALCULOS SIGNIFICADO FORMA DEENSINO

TEORIA

M

aior dificuldade em aprenderFísica

50,02%

28,78%16,66%

4,54%

45

Figura 22 – Relação Física no cotidiano e tecnologias

Os resultados do gráfico da Figura 22 mostram que, 35% dos alunos afirma que

conseguem relacionar a Física que aprendem com seu cotidiano sem muitas dificuldades,

com tecnologias que se utilizam, percentual bom que indica que apesar das dificuldades

em aprender Física, mencionadas anteriormente, não consideram como algo totalmente

desnecessário e seu cotidiano. Um pequeno percentual, em torno de 13%, não

conseguem visualizar tais relações, sendo o percentual mais baixo. Ainda, 51%

conseguem relacionar, mas pouco, o que estudam de Física com sua realidade, sendo

esse um percentual alto.

Assim percebemos que a forma ensinada e abordada em sala de aula precisa de

alguma modificação, que possibilita mais clareza dos fenômenos (por exemplo). Tal

abordagem, acreditamos, pode ser viabilizada (por motivos expostos anteriormente) pelo

uso das simulações em sala de aula. Focado nesses resultados, foi perguntado aos

estudantes sobre sua opinião sobre o uso de simulações trazerem melhorias ao ensino de

Física ou não. A quantificação dessas respostas é apresentada na Figura 23.

UM POUCONÃOSIM

F

ísica relacionada aocotidiano/tecnologias

51,53%34,84%

13,63%

46

Figura 23 – Relação do Uso de simulação no aprendizado de Física

O intuito desta questão é reconhecer se, no cenário atual, os alunos têm ou tiveram

algum contato anterior com simuladores ou já obtiveram algum tipo de informação em

virtude da gama de informação disseminada principalmente pela web. Em face disso

solicitamos aos alunos responderem sobre o tema. Pelo gráfico da figura 23 temos que

cerca de 70% dos alunos afirmam que “SIM”, simulações e softwares usados em sala

poderiam melhorar sua compreensão da Física, percentual bem elevado em relação ao

outros, o que já indica que o ensino tradicional expositivo não atrativo aos alunos. Temos

3% afirmando que “NÃO”, ou seja, poucos afirmam veemente que estão não acham

relevante o uso desses OA´s; 27% afirma não saber, isso implica que muitas nunca

tiveram contato com tais simuladores, sendo possível também que nunca ouviram falar

deles.

O gráfico da Figura 24, mostra do ponto de perspectiva dos alunos como os

mesmos gostariam de estudar Física.

NÃO SEI

NÃOSIM

3,03%

27,27%

Usar

software/simulaçõesajuda a compreender Física

69,70%

47

Figura 24 – Relação da maneira que os alunos gostariam de vivenciar Física

O gráfico da Figura 24 revela que cerca 44% dos alunos gostam de aprender Física

em sala de aula mesmo, mas gostariam de complementar seu aprendizado com

experiências, ou seja, artifícios visuais, interativos e mais palpáveis, o que fundamenta a

necessidade de uma aprendizagem significativa; 27% gostariam de um espaço especifico:

tipo laboratório. Uso de tablets e notebooks aparecem com 16%; como percentual mais

baixo, temos 5% para esse cenário onde os alunos encontram-se satisfeitos com aulas

apenas em sala.

O gráfico da Figura 25, a seguir, visa refletir qual a importância que leva aos

alunos em estudar Física.

7,57%4,54%

16,66%

27,27%F

orma que os alunos gostariamde estudar Física

43,96%

48

Figura 25 – Relação da Importância de aprender Física

Os resultados exibidos no gráfico acima, mostram que 38% dos alunos afirma que

a maior importância em aprender Física visa uma melhor compreensão de mundo; 27%

tem apenas curiosidade pela matéria, 25% não veem nenhuma importância e 10% veem

a Física como possibilidade de melhorar a sociedade, para este cenário o mais importante

é que a boa parte dos alunos investigados, cerca de 48%, veem certo grau de relevância

nos seus estudos, e não necessariamente que para isso tenham alguma afinidade com

ela, logo estabelecer significado é essencial.

O gráfico da Figura 26, abaixo, exibe o grau de associação que os alunos têm da

Física associada suas futuras carreiras.

Figura 26 – Relação da Física e futura profissão

Vê-se do gráfico que quase 40% dos alunos afirmaram não conseguir associar a

Física com sua futura profissão, enquanto 37% afirmam conseguir associá-la; 24% afirma

CURIOSIDADE COMPREENDER A FÍSICAO MUNDO MELHORA A

SOCIEDADE

NÃO VEJO

10,62%

27,27%Im

portância em estudar Física37,87%

24,24%

NÃO TEM HAVER

NÃOSIM

24,24%

39,39%36,37%A

Física associada a futura profissão

49

que a disciplina nada tem haver com sua profissão escolhida, ora então cerca de 40% dos

alunos poderão seguir profissões onde os conhecimentos de Física serão necessários, do

ponde de vista básico ou até mesmo complementar, a falta de significação ainda é notória

neste caso.

Baseado nos conhecimentos de Física que os alunos já adquiriram, perguntamos

em quais áreas do conhecimento conhecimentos de Física são necessários, vamos aos

resultados vide gráfico da Figura 27.

Figura 27 – Relação da Física e as áreas de conhecimento

Neste caso os alunos poderiam escolher mais de uma alternativa, inclusive todas.

Vemos pelo gráfico que o percentual mais elevado aparece no curso de engenharia

(90%), correspondendo a quase a totalidade dos alunos. Informática e nanotecnologia

vêm em seguida. Essas três citadas são as áreas clássicas onde é mais notório aos

alunos entenderem onde os conhecimentos de Física são aplicados, já outras áreas como

medicina e biologia onde a Física também se encontra bastante presente, os percentuais

não apresentaram grande significância, sendo assim os alunos não conseguem relacionar

a Física que aprendem com as diversas áreas do conhecimento existentes.

9,09%10,60%18,18%

Á

reas do Conhecimento onde a Física énescessaria

90,90%

50% 59,09%34,84%

50

- Resultados e Discursão do Comparativo de Desempenho dos Alunos

A partir de agora apresentaremos e discutiremos o resultados das atividades

propostas em nossa sequencia didática, os resultados serão exibidos através de gráficos

do tipo coluna agrupadas lateralmente, sendo escolhido estes por serem bem adequados

a representar a evolução se series diferentes em diversas categorias, onde podemos

comparar evoluções diferentes series para uma mesma categoria.

Nota: cada questão das atividades tem o seguinte peso: 10,0 / nº de questões da

atividade.

O gráfico da Figura 28, reflete o estudo comparativo de desempenho dos alunos

referente a Atividade 1, eis os resultados.

Figura 28 – Comparativo de desempenho Atividade 1.

Podemos visualizar pelo gráfico da Figura 28, que o maior percentual dos alunos

que foram submetidos ao método de ensino tradicional “vermelho” ficaram classificados

na categoria de notas 0,0 – 3,9 com 55%; para a mesma categoria se considerarmos o

uso de simulações, em “azul”, percebemos que os alunos totalizaram 40%, já se

consideramos a faixa 4,0 – 6,9 temos 47% contra 34%, na categoria 7,0 – 10,0 temos

12% contra 10%. Nesta caso, verificamos uma menor diferença percentual. Portanto para

esta primeira atividade é possível perceber claramente que os maiores percentuais de

alunos estão contidos no “azul” quando analisadas a faixas de rendimento mais altas, no

entanto ficando praticamente equivalentes considerando-se a faixa mais alta.

7. ,0 - 10,.0

.4. ,0 - 6,9.

Notas

.,0 - 3,9.0

.

10%12%

34,20%47,80%

40,60%

Comparativo de Desempenho 155,80%60,00%

50,00%40,00%30,00%20,00%10,00%

0,00%

Perc

entu

al %

51

O gráfico da Figura 29, exibo os resultados do comparativo de desempenho da

atividade 2.

Figura 29 – Comparativo de desempenho Atividade 2

Observa-se neste segundo gráfico da Figura 29, que as diferenças entre os

rendimentos dos alunos principalmente nas faixas de 0,0 – 3,9 e 4,0 – 6,9 tiveram grau

mais acentuado em relação ao gráfico anterior, onde um maior percentual de alunos

submetidos às simulações, migraram da faixa mais baixa de rendimento para a faixa

mediana, enquanto no método tradicional ocorre exatamente o contrario: os alunos

migram para a faixa de rendimento mais baixo. Considerando a melhor faixa (7,0 – 10,0)

houve um leve aumento do rendimento dos alunos de 12% para 15% usando os

aplicativos, frente ao método tradicional que ficou estagnado nos mesmos 10%.

Dando-se continuidade a sequência didática vejamos o comportamento após

aplicação da atividade 3, os resultados serão mostrados no gráfico da Figura 30.

7. ,0 - 10,.0

.4. ,0 - 6,9.

Notas

..0,0 - 3,9.

10%15%

29,50%30,00%

55,00%60,50%70,00%60,00%50,00%40,00%30,00%20,00%10,00%

0,00%

Comparativo de Desempenho 2Pe

rcen

tual

%

52

Figura 30 – Comparativo de desempenho Atividade 3

Os resultados neste terceiro gráfico de desempenho, nos mostra que o percentual

de alunos que atingiram a faixa de notas entre 7,0 e 10,0,foram de 20% para aqueles que

foram submetidos às simulações contra 12% para os submetidos ao método tradicional;

parte dos alunos saíram das faixas baixas e intermediaria para uma faixa mais elevada de

rendimento escolar, se comparando à faixa “vermelha”, os maiores percentuais ainda se

encontram entre a faixa 0,0 – 3,9 com 55% seguido por 33% se consideramos a faixa 4,0

– 6,9. Ainda no “vermelho”, tivemos apenas um aumento singelo de 2% na faixa de 7,0 –

10,0 considerando a evolução para os três gráficos, enquanto no “azul” o percentual subiu

10% em face a mesma evolução.

Aplicando atividade da sequencia didática em turmas distintas das demais até

agora analisadas, temos o seguinte comparativo exibido no gráfico da Figura 31.

Os resultados do gráfico da Figura 31 se referem à turmas distintas das demais,

mas observa-se que o padrão ainda é o mesmo, ou seja, os maiores percentuais de

alunos do “vermelho” ainda estão concentrados nas faixas 0,0 – 3,9 e 4,0 – 6,9 onde

apenas 8% atingiram a faixa 7,0 – 10,0; já considerando o “azul” cerca de 54% dos alunos

atingiram a faixa 4,0 – 6,9; na faixa de 7,0 – 10,0 temos um percentual de 16% o dobro se

consideramos o “vermelho” para a mesma categoria, é notório que os alunos submetidos

as simulações possuem níveis de desempenho escolar melhores.

7. ,0 - 10,.0

.4. ,0 - 6,9.

.0. ,0 - 3,9.

12%20%

27,00%33%

53%55,00%60,00%

50,00%

40,00%

30,00%

20,00%

10,00%

0,00%

Comparativo de Desempenho 3Pe

rcen

tual

%

53

Figura 31 – Comparativo de desempenho Atividade 4.

Por fim retornando a atividade da sequência didática, os resultados do gráfico da

Figura 32, refletem a evolução em relação aos gráficos das Figuras 28, 29 e 30, vamos a

eles.

Figura 32 – Comparativo de desempenho Atividade 5

Os resultados deste gráfico retomam as atividades para as turmas de 2º ano.

Temos que, por volta de 18% dos alunos da faixa “azul” ficaram situados na categoria de

notas de 7,0 – 10,0 enquanto 10% dos alunos da faixa “vermelha” ficaram situados nesta

mesma faixa, é observado que neste gráfico o percentual dos alunos da faixa “azul”, ou

seja, que utilizaram das simulações tiveram um aumento relativo na categoria de notas de

4,0 – 6,9, chegando ao patamar de 60%. Isso indica que houve uma “migração” dos

7,0. - 10,0.

..4,0 - 6,9.

.Notas

0. ,0 - 3,9.

8%16%

36%30%

54%56%60%50%40%30%20%10%

0%

Comparativo de Desempenho 4Pe

rcen

tual

%Pe

rcen

tual

%

7. ,0 - 10,.0

..4,0 - 6,9.

Notas

.0. ,0 - 3,9.

10%18%22%

32%

60%58%70%60%50%40%30%20%10%

0%

Comparativo de Desempenho 5

54

alunos que antes estavam situados na faixa 0,0 – 3,9 e que agora passam a atingir a faixa

de 4,0 – 6,9, ou seja, o rendimento dos alunos evolui conforme a sequencia didática junto

ao auxilio das simulações vai sendo aplicada. Se compararmos aos alunos da faixa

“vermelha”, ou seja, que se utilizaram apenas a metodologia tradicional, o maior

percentual ainda se encontra na categoria de notas 0,0 – 3,9 com o percentual de 58%; o

que representa mais da metade dos alunos apresentando baixo rendimento, e

consequentemente desestimulam os alunos e professores.

Finalmente se observamos através da evolução dos gráficos, nota-se que os

alunos melhoraram sensivelmente seu desempenho escolar quando submetidos à

simulação, frente aos outros alunos que vivenciaram apenas a aula expositiva.

Acreditamos que este estudo aplicado a médio e longo prazo poderá produzir resultados

ainda mais significativos, contribuindo assim para um aprendizado mais agradável e

interessante dessa ciência fabulosa que é a Física.

55

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Através do presente trabalho, foi possível, por meio de referenciais teóricos, trazer

uma discursão sobre o ensino de Física e suas dificuldades, que resultam em evasão

escolar, desinteresse dos alunos e consequentemente baixo rendimento escolar, no

tocante as aulas de Física ministradas com didáticas tradicionais meramente expositivas,

visto que esta metodologia não estimula uma aprendizagem significativa nos alunos. Em

face a isso podemos propor, com nosso estudo, que a utilização de simulações

computacionais combinados a uma sequencia didática bem planejada podem oferecer

uma alternativa viável aos experimentos em sala de aula.

O uso de simulações computacionais em sala permite um maior desenvolvimento

da cognição e percepção visual aos alunos acerca dos fenômenos da Física, isso só vem

confirmar as duas condições básicas que segundo AUSUBEL são necessárias para que a

Aprendizagem Significativa ocorra: uso de material potencialmente significativo e pré-

disposição do aluno em apreender, deste modo a maneira e os recursos que o professor

utilizar, ao ministrar suas aulas, são imprescindíveis para que isto ocorra.

Os resultados do questionário nos permite perceber que os alunos, em geral,

possuem um bom grau de afinidade (gostar) com a Física. No entanto, os mesmo não se

sentem motivados em estuda-la, onde os principais motivos para isso são: o forte apelo

dos professores as soluções matemáticas desarticuladas de um saber significativo, e

quase que totalmente fora do cotidiano dos alunos.

Já os resultados do estudo comparativo de desempenho dos alunos submetidos à

sequencia didática nos permite concluir que a utilização de simulações computacionais no

âmbito de sala de aula elevou consideravelmente os níveis de rendimento escolares dos

alunos em relação aos alunos que ficaram apenas submetidos à metodologia tradicional

, onde seus níveis de rendimento não apresentaram mudanças relevantes ficando

quase estagnados. Através disso nos é enfático afirmar que os estudantes se sentem

mais aguçados em aprender Física quando a mesma se apresenta de forma mais

palpável, interativa e atrelada ao seu cotidiano.

Portanto defendemos e encorajamos que os professores se utilizem das

Tecnologias da informação para incrementar suas aulas de Física, recursos estes

56

acessíveis tanto às escolas públicas e privadas. Assim, acreditamos que a adesão de

politicas e iniciativas que incentivem o uso destes objetos educacionais estimulará novos

hábitos e culturas que possibilitaram renovar a concepção do ensino-aprendizagem, que

possa estimular e devolver aos professores o prazer que é a difícil missão de ensinar.

57

7. REFERÊNCIAS

[1] BRASIL. (1996). Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional, Lei nº 9.394

[2] ALVES, Dalton José. A filosofia no Ensino Médio: ambiguidades e contradições na LDB. Campinas/SP: Autores Associados, 2002. 170 p.

[3] SAVIANI, D. (1996). Escola e Democracia. 30 ed. Campinas: Autores Associados.

[4] GOUVEIA, M. S. F. (1992). Cursos de ciências para professores de 10 grau: elementos para uma política de formação continuada. Campinas, 1992. Tese (Doutorado em Educação – Metodologia de Ensino) - Universidade Estadual

[5] BRASIL. (2000). Ministério da Educação, Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais: ensino médio. Brasília: Ministério da Educação.

[6] GASPAR, Alberto. Física. Livro do Professor. Vol. único. 2008

[7] BONADIMAN, H.. A aprendizagem é uma conquista pessoal do aluno. O aluno como mediador, oferece condições favoráveis e necessárias para está caminhada. UNIJUÌ – Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, 2005.

[8]R.C.Diogo e S.T. Gobara, Sociedade, Educação e Ensino De Física No Brasil: Do Brasil Colônia a Era Vargas , Trabalho apresentado no XVII Simpósio Nacional de Ensino de Física, 2007.

[9] XAVIER, J. C. Ensino de Física: presente e futuro. Atas do XV Simpósio Nacional Ensino de Física, 2005.

[10] PIETROCOLA, Maurício (Organizador), Ensino de Física Conteúdo,metodologia e epistemologia em uma concepção integradora, 2º edição, Ed UFSC 2001.

[11] AUSUBEL, D. P. et al. Psicologia Educacional. Rio Janeiro: Interamericana, 1980. 625p.

[12] Gilbert, J. K., Boulter, C. J., & Elmer, R. (2000). Positioning Models in Science Education and in Design and Technology Education. In J. K. Gilbert & C. J. Boulter (Eds.), Developing Models in Science Education (pp. 3-17).

[13] VYGOTSKY, Lev S. A formação social da mente. São Paulo: Martins Fontes, 1991.

[14] DUARTE, Newton. Educação escolar, teoria do cotidiano e a escola de Vigotski, 3ª ed. Campinas – SP, 2001.

58

[15] OLIVEIRA, Tory. Quem quer ser Professor?. Carta Capital., 2011

[16] BRASIL, MEC, Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio, Conhecimento de Física – Brasília, 2000.

[17] WIEMAN, C. E. et al. Journal of Intercative Learning 19, 397(2008); 19,551 (2008).

[18] GILBERT, J. K. Visualization: A metacognitive Skill in Science and Science Education, , in Gilbert, J.K. (ed), Visualization in Science Education Netherlands: Springer,09-27,2005.

59

APÊNDICE A

UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO – UNICAP

Trabalho de Conclusão de Curso Curso: Licenciatura plena em Física Aluno: Ângelo Nascimento Orientador: Antônio CruzEREM Jornalista Trajano Chacon Prof: Erval Gregório

Questionário – Relação dos alunos com a Física

1) Que a área do conhecimento você tem mais afinidade?( ) Ciências Humanas ( ) Ciências Exatas ( ) Saúde ( ) Artes/música/esportes

2) Você gosta de Física ? ( ) Sim ( ) Não ( ) Um pouco

3) O que leva você a estudar Física ?

( ) passar de ano ( ) aprovação no vestibular ( ) motivação com a matéria

4) Qual a sua maior dificuldade em aprender Física ?( ) Interpretar a teoria ( ) Entender e fazer os cálculos( ) Entender a relação entre a teoria e a pratica (significado) ( ) A forma como a disciplina é trabalhada pelo professor.

5) A Física estudada em sala de aula tem relação com seu dia a dia e as tecnologias que você ultiliza ?( ) Sim ( ) Não ( ) Um pouco

6) Você acredita que usar software/simulações interativas na sala ajudaria a compreender melhor a Física ? ( ) Sim ( ) Não ( ) Não sei

7) Como você gostaria de estudar Física ?( ) Apenas em sala ( ) Na sala com experiências ( ) No laboratório ( ) Filmes/Documentários ( ) Usando Tablets e Notebooks

8) Qual a importância que você vê em estudar Física ?( ) Não vejo ( ) Desperta minha curiosidade ( ) Compreender melhor o mundo onde vivo ( ) A Física contribui para o desenvolvimento da sociedade

9) Você consegue associar os conhecimentos da Física à sua futura profissão ? ( ) Sim ( ) Não ( ) A carreira que pretendo seguir não tem associação com a Física

60

10) Marque as alternativas em você acha que os conhecimentos da física são necessários?( ) Medicina ( ) Direito ( ) Engenharias ( ) Biologia ( ) Agricultura ( ) Informática ( ) Nanotecnologia

61

APÊNDICE B

UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO – UNICAP

Trabalho de Conclusão de Curso Curso: Licenciatura plena em Física Aluno: Ângelo Nascimento Orientador: Antônio CruzEREM Jornalista Trajano Chacon Prof: Erval Gregório Teste – HidrostáticaAluno: Série: Turma:

1)Por que os pregos da “cama de prego” não conseguem furar o pés ?

(A) Porque os pregos não estão afiados(B) Na verdade esta perfurando, mas ele consegue aguentar a dor(C) Só fura se aumentarmos o número de pregos, ou seja, mais pressão(D) Quanto maior o número de pregos, maior a área e menor a pressão, peso constante(E) Se o peso do pés for menor, irá ocorrer mais pressão então furará os pés

2)Por que o gelo não afunda na água já que se tratam da mesma substância ?

(A) Por que o gelo tem ar dentro isso impede que ele afunde(B) Na forma de gelo as moléculas forma um cristal de forma a deixar o gelo menos denso que a água.(C) No gela as moléculas se organizam a deixar o gelo mais denso que a água(D) Não da tempo do gelo descer paro o fundo do copo, pois ele derrete antes.(E) Porque no gelo há um gás que o deixa menos denso que a água.

3)Por que o navio que é composto por uma liga metálica , flutua e não afunda ?

(A) Ele não afunda porque, uma bomba joga a água para fora dele o tempo todo(B) O casco é revestido por isopor o que faz flutuar(C ) Devido a sua grande massa o que o deixa mais denso que a água(D) Devido a sua forma com grande volume o deixa menos denso que a água(E) Ele possui compartimentos que cheios de água o deixam mais leve.

4) Por que a parede de uma barragem normalmente é mais espessa na parte inferior ?

(A) Por ser mais fácil de construir uma parede mais grossa na parte inferior(B) Não faz diferença vai depender do projeto da barragem(C) Por que a pressão na parte superior é maior, é mais fácil aliviar(D) Para não sofrer efeito da pressão atmosférica que é maior na parte superior(E) Pois a parede precisar suportar a pressão atmosférica mais a pressão da coluna de liquido

GABARITO 1 – D ; 2 – C ; 3 – D; 4 – E

62

APÊNDICE C

UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO – UNICAP

Trabalho de Conclusão de Curso Curso: Licenciatura plena em Física Aluno: Ângelo Nascimento Orientador: Antônio CruzEREM Jornalista Trajano Chacon Prof: Erval Gregório TESTE CALORIMETRIA

Aluno: Série: Turma:

1) A temperatura durante a mudança de estado(fase), de uma dada substância:

(A) É sempre maior que zero(B) É sempre menor que zero(C) Varia conforme o estado da substância(D) É sempre constante(E) Varia independente do estado da substância

2)Um amolador de facas, ao operar um esmeril, é atingindo por fagulhas incandescentes, mas não se queima. Isso acontece porque as fagulhas:

(A) Tem calor especifico muito grande(B) Tem temperatura muito baixa(C) Tem capacidade térmica muito pequena(D) Porque estão mudando de estado(E) Na verdade ele se queima, mas consegue suportar.

3) Pela manhã um banhista na praia observa que a areia da praia esta muito quente e a agua do mar esta muito fria, já a noite ele percebe que a areia da praia esta fria e a água esta morna. Isso se deve a fato de. Considere as massas de água e areia iguais e que as mesmas ganharam ou perderam a mesma quantidade de calor :

(A) A densidade da água é menor que a da areia(B) O calor especifico da areia e menor do que o calor especifico da água (C ) O calor contido na areia propaga-se pra o mar(D) A agitação das águas do mar retarda o resfriamento.(E) Na verdade o vento da a impressão que areia esta mais fria.

4) Uma amostra de uma certa substância, contida em recipiente aberto, encontra-se inicialmente no estado sólido a uma temperatura To. Uma quantidade total de energia Qtot é, então, transferida para a amostra na forma de calor. O gráfico representa qualitativamente (portanto não em escala) as variações de temperatura ocorridas durante a transferência térmica. Podemos concluir que:

63

GABARITO:

1 – D ; 2 – C; 3 – B ; 4 – E

64

APENDICE D

UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO – UNICAP

Trabalho de Conclusão de Curso Curso: Licenciatura plena em Física Aluno: Ângelo Nascimento Orientador: Antônio CruzEREM Jornalista Trajano Chacon Prof: Erval Gregório TESTE: ONDAS NUMA CORDA

Aluno:_ Série: Turma:

1) Em relação a propagação de onda numa corda fixa, no caso do violão acústico podemos afirma que:

(A) Cordas de Nylon e aço possuem densidade linear de massas iguais, portanto velocidades de propagação diferentes.(B) A velocidade de propagação da onda depende da densidade linear, mas não da intensidade da tração da corda.(C) Para obter um som mais agudo devo aumentar a tração nas cordas, aumentando a velocidade de propagação.(D) Quanto menor a tração na corda maior é a velocidade de propagação.(E) Tracionar as cordas do violão somente torna o som agudo ou grave, não mudando a velocidade de propagação.

2) Em relação a reflexão de ondas numa extremidade fixa, analisando a figura

(α) podemos afirmar que:

(α)

(A)Está correto pois se trata de uma reflexão sem inversão de fase(B)Na verdade o pulso deveria retornar com uma amplitude(tamanho) menor(C) Não deveria retornar nenhum pulso(D) Na verdade a extremidade não influência na reflexão do pulso e sim a velocidade de propagação(E) Está errado, pois deveria haver inversão de fase no pulso refletido.

65

3)Em relação a reflexão de ondas numa extremidade móvel, analisando a figura (β) podemos afirmar que:

(β)

(A) Está errado, pois se trata de uma reflexão com inversão de fase(B) Isso ocorre com extremidade fixa(C) Está correto se trata de uma reflexão sem inversão de fase(D) A extremidade móvel não reflete pulso

4) Podemos afirmar quando ocorre a interferência

construtiva: (A)Quando um efeito da onda anula a outra(B) Quando os efeitos das ondas se somam(C) Quando as ondas não se cruzam(D) Quando a apenas um pulso na corda(E) Inferência só pode ser destrutiva

Gabarito: 1 – C; 2 – E ; 3 – C ; 4 - B

66

APÊNDICE E

UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO – UNICAP

Trabalho de Conclusão de Curso Curso: Licenciatura plena em Física Aluno: Ângelo Nascimento Orientador: Antônio CruzEREM Jornalista Trajano Chacon Prof: Erval Gregório Teste: Lei de Ohms

Aluno: Série: Turma:

1)Você constrói três resistências elétricas RA, RB, RC, com fios de mesmo comprimento e com as seguintes características:

I – O fio de RA tem resistividade ρ e área de seção A

II– O fio de RB tem resistividade 2ρ e área de seção A

III – O fio de RB tem resistividade 3ρ e área de seção A/2

Pode-se afirmar que:

A).RA>RB>RC B) RB>RA>RC C) RB>RC>RA D)RC>RA>RB E)RC>RB>RA

2)Num chuveiro elétrico mudamos a posição da chave seletora de A para B, fazendo com que o comprimento da resistência do fio seja diminuído, assim é correto afirmar que:

(A) A temperatura da agua não vai se alterar(B) A potencia do chuveiro aumentou e a água sairá mais quente(C) A potencia do chuveiro diminuiu e a água sairá mais fria(D) Apenas alterando a seção do fio podemos mudar sua resistência(E) NDR

3) O valor da resistência elétrica em um fio condutor não varia se mudarmos somente:

(A) O material de que ele é feito(B) Seu comprimento(C ) A área de seção do fio(D) A ddp (voltagem) a qual ele é submetido(E) NDR

4) Assinale a alternativa correta que indica a relação correta da Lei de Ohms:

A) R = I x V B) R = V2 / R C ) R = V / I2 D) I = V x R E) R = V/ I

Gabarito: 1 – E ; 2 – B ; 3 – D ; 4 – E

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APÊNDICE F

UNIVERSIDADE CATOLICA DE PERNAMBUCO

Trabalho de Conclusão de Curso Curso: Licenciatura plena em Física Aluno: Ângelo Nascimento Orientador: Antônio CruzEREM Jornalista Trajano Chacon Prof: Erval GregórioTeste – Reflexão e Refração da LuzAluno: Série: Turma:

1 - Analise as proposições a seguir sobre a reflexão da luz:

I – O fenômeno da reflexão ocorre quando a luz incide sobre uma superfície e retorna ao seu meio original;

II – Quando ocorre reflexão difusa, a imagem formada é bastante nítida;

III – Na reflexão regular, os raios de luz propagam-se de forma paralela uns aos outros;

IV – Quando a luz é refletida por uma superfície, o ângulo de reflexão é sempre igual ao ângulo de incidência da luz.

Estão corretas:

A) I, II e III apenas B) I, III e IV apenas C) I, II e IV apenas D) II, III e IV apenas

E) todas afirmativas estão corretas

2 - Sobre os fenômenos refração e reflexão da luz, afirma-se:

I- A imagem que se observa das estrelas encontra-se acima de sua real posição, tomando-se como referência o horizonte.

II- A reflexão interna total ocorre quando a luz proveniente de um meio de menor índice de refração propaga-se em outro meio de maior índice.

III - Um raio de luz, no ar, ao atingir com ângulo de incidência igual a 30° a superfície de separação de um meio mais refringente, refrata e forma com a normal um ângulo menor que 30°.

IV- As miragens nos desertos e a imagem de um carro refletida no asfalto, em um dia quente e ensolarado, são virtuais e invertidas.

São corretos apenas os itens

A) I e II. B) I e III. C) III e IV. D) I, II e III. E) II, III e IV

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3 - (UFMG) A figura mostra um feixe de luz que passa do vidro para a água.

Com relação a essa situação, é correto afirmar que:

A) A frequência da luz é maior no vidro do que na água.B)O módulo da velocidade da luz no vidro é maior do que na água.C) O comprimento de onda da luz no vidro é menor do que na água.D)O índice de refração absoluto do vidro é menor do que o índice de refraçãoE) O período da luz é maior na água do que no vidro.

4 – Quando observamos uma colher dentro de um corpo de vidro transparente, cheio com água, temos que as partes imersa e emersa da colher não se alinham. Esse fato pode ser explicado pela

A) reflexão da luz;B) refração da luz;C) dispersão da luz;D) difração da luz;E) polarização da luz

Gabarito

1 – B 2 – B 3 – C 4 – B