FAP0376 – ELEMENTOS E ESTRATÉGIAS PARA O ENSINO DE FÍSICASEMINÁRIO – RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS
FAP0376 – Elementos e estratégias para o Ensino de Física Seminário – Resolução de Problemas
Felipe Fábio Frigeri ([email protected])Raphael H. C. Alves ([email protected])Marcos Garcia Braga ([email protected])
Bibliografias utilizadas
Peduzzi, L.O.Q. et al. (1987), “Solução de problemas e conceitos intuitivos”, Caderno catarinense de Ensino de física, 4(1), 17-24.
Gil, D. et al. (1992), “Questionando a didática de resolução de problemas: elaboração de um modelo alternativo”, Caderno catarinense de ensino de física, 9(1), 7-19.
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PARTE 1: ESTUDANDO A RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS E CONCEITOS INTUITIVOS
Marcos Garcia Braga
FAP0376 – Elementos e estratégias para o Ensino de Física Seminário – Resolução de Problemas Parte 1 – Estudando a resolução de problemas e conceitos intuitivos
PEDUZZI, L.O.Q. et al.
Quem é o autor?
Luiz Orlando de Quadro Peduzzi. Dr. em Ensino de Ciências Naturais
Trabalha na Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Departamento de Física.
Programa de Formação Continuada à Distância/ Curso de Complementação para Licenciatura em Física.
No Programa de Pós-Graduação em Educação Científica e Tecnológica da UFSC, orienta, atualmente, pesquisas voltadas à investigação do potencial didático, cultural e epistemológico da história da ciência para o ensino da física. É um dos editores do periódico Caderno Brasileiro de Ensino de Física.
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Problemas dos problemas
Como os problemas são propostos atualmente?
Aplicação de tarefas
Testar a compreensão do aluno
A forma que os problemas são propostos promovem uma resolução mecânica
Ênfase das fórmulas em detrimento dos conhecimentos físicos
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Problemas dos problemas
idéias intuitivas concepções espontâneas
esquema conceitual
incoerentes com os conceitos físicos ( uma visão cientifica)
resistentes a mudanças
efei
tos
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Atividade proposta pelo autor
Usar a estrutura da seqüência de ações
Aplicação de testes múltipla escolha
Justificar a alternativa escolhida
Realização de experiência, ilustrando o problema
Confrontos: resultado da experiência, resolução quantitativa com as idéias intuitivas dos alunos
Idéia:estimulá-lo em direção a uma solução
significativa de problemas.
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Problemas propostos
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Aplicado aos alunos de vestibular de 2ª fase (química e matemática)
Aplicados aos calouros do curso de Engenharia universitários
Resultados
• O autor discute as respostas dos alunos quando indagados sobre o movimento da figura 1, quando os blocos tiverem a mesma massa e em outra situação em que o fio de um dos blocos (massas iguais) for cortado, assim como na figura 2.
a) (6) o corpo A sobe e o corpo B desce até permanecerem juntos (um ao
lado do outro);
b) (-) o corpo A sobe e o corpo B desce até o corpo B tocar no solo;
c) (4) o corpo B sobe e o corpo A desce até o corpo A tocar o solo;
d) (7) o corpo A e o corpo B não se movimentam;
e) (19) o corpo A e o corpo B oscilam até permanecerem juntos (um ao lado do outro);
f) (1) se você não concorda com nenhuma das afirmativas dê a sua própria resposta.
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Passo seguinte: resolução formal
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Análise dos resultados
• A resolução quantitativa é o ponto onde o aluno, na maioria das vezes, percebe que seu conceito está errado;
• Essas seqüências de ações permitem os alunos buscar mais indagações e menos resultados diretos;
• Os processos de percepção ou assimilação de um novo conceito são lentos;
• É preciso que o aluno se sinta insatisfeito e falta de confiança para mudar seu esquema conceitual;
• Alguns aspectos do comportamento dos estudantes analisados:
Confusão ao constatar que estão errados;
Ausência de questões e analises sobre o problema e a resposta encontrada;
Alunos desestimuladas em aprender física;
Dificuldades para resolver problemas;
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PARTE 2: QUESTIONANDO A DIDÁTICA DE RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS
GIL, D., TORREGROSA, J. M., RAMIRÉZ, L., CARRÉE, A. D., GOFARD, M., CARVALHO, A. M. P.
Raphael H. C. Alves
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Como se pode planejar uma crítica fundamentada no ensino habitual e no pensamento dos docentes e, com isso,
conseguir a participação dos professores na construção de propostas alternativas?
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Questão Inicial...
Questionamento
Primeira Parte:
Um objeto se move ao longo de sua trajetória segundo a equação:
E = 25 + 40t – 5t²
Que distância percorrerá em 5 s ?
Realização de uma pesquisa...
Segunda Parte:
E que distância percorrerá em 6s?
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Primeira Parte: Respostas que variavam de 100 a 75m.
Segunda Parte: Respostas que variavam de 85 a 60m.
Como um problema tão simples pode conduzir a tantos resultados tão
errôneos?
Respostas
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•Falta de discussão prévia do assunto.
Na didática habitual de resolução de problemas a uma aprendizagem significativa costuma ser ligada ao operativismo abstrato, carente de significado, contribuindo assim para uma não-clarificação dos conceitos.
“Nenhum cientista pensa com fórmulas” (EINSTEIN, A.)
Discussão dos Resultados
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Favorecimento de visões confusas
Acerto das questões
Reforça os erros conceituais e metodológicos
Discussão dos resultados
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Problemas
Replanejamento dos Problemas
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O que se entende por Problema?
• Caracterizar como problema uma situação para a qual não se conhece(ou não existe) uma solução. (Krulik e Rudnik, 1980; Prendergat, 1986)
Em que medida a resolução dos problemas habituais está de acordo com a definição?
Replanejamento dos Problemas
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Problemas(habituais) X Problemas(Krulik e Rudnik)
Problemas (habituais) :
• Os problemas habituais são explicados como algo que já se tem conhecimento, que se sabe fazer.
• Não gera questionamentos nem exige tentativas de outras interpretações.
→ Desta forma os alunos não aprendem a abordar um verdadeiro problema (Krulik e Rudnik)
Replanejamento dos Problemas
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Se um problema(Krulik e Rudnik) é uma situação para a qual não se conhece a resposta, como se poderia agir para
encontrar a sua resolução?
→Método científico (Investigação)
Problemas →Método Científico
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O que nos enunciados habituais dificulta o Tratamento científico dos Problemas?
Diferença nos Enunciados!!!
Dados Iniciais
“A inclusão de dados no enunciado como ponto de partida (...) orienta a resolução através do manejo de determinadas magnitudes sem que ela
responda a uma reflexão qualitativa”
Problemas de acordo com o
Método Científico...
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Tradução de enunciados...
Sobre um móvel de 5000 kg que se desloca com uma velocidade de 20 m/s, atua
uma força de freamento de 10000 N. Que velocidade terá 75 m após ter
começado a frear?
Um carro começa a frear ao ver a luz amarela, que velocidade terá no semáforo?
traduzindo
Problemas de acordo com o
Método Científico...
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Que orientações devem ser proporcionadas aos alunos para facilitar a abordagem nestes
problemas?
PARTE 3: UMA PROPOSTA DE ABORDAGEM DE PROBLEMAS USANDO A INVESTIGAÇÃO
Felipe Fábio Frigeri
FAP0376 – Elementos e estratégias para o Ensino de Física Seminário – Resolução de Problemas Parte 3 - Proposta de abordagem de problemas usando a investigação
GIL, D., TORREGROSA, J. M., RAMIRÉZ, L., CARRÉE, A. D., GOFARD, M., CARVALHO, A. M. P.
O que os autores (Gil e Martinez Torregrossa, 1983) pretendem?
Propor uma tentativa de se aprofundar o conceito de problematização e de investigação
Combater o aspecto de exercício pregado por muitos professores hoje em sala de aula
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Elaborando uma nova abordagem dos problemas em sala de aula
1. Considerar o interesse da situação problemática abordada
Há alguma situação do cotidiano que possa ser problematizada?
Contextualizar o aluno imerso em um problema
Calvin, você tem alguma idéia do porquê o ônibus da escola não conseguiu frear no farol vermelho?
Engraçado, hoje nosso ônibus passou do farol vermelho, apesar do
motorista ter freado...
Hum...!
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Elaborando uma nova abordagem dos problemas em sala de aula
2. Começar por um estudo qualitativoda situação
Qual é, de fato, a situação-problema?
Quais são as condições importantes em questão?
Evitar o trabalho direto com incógnitas
• A placa de redução de velocidade estava próxima demais do farol?
• A que distância ela deveria estar para evitar a infração?
• Será que importa se o ônibus estiver vazio?
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Elaborando uma nova abordagem dos problemas em sala de aula
3. Elaborar hipóteses
acerca dos fatores que podem influenciar na
resolução do problema
Que condições podemos assumir a priori?
Há casos-limite?
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Vamos desprezar a princípio, mas depois
poderemos considerá-lo no problema!
Tábom!
•Vamos desprezar a resistência do ar...?
• Se não houvesse atrito, a velocidade seria constante durante todo o movimento!
• Qual deve ser a ordem de grandeza da velocidade inicial do ônibus? E do coeficiente de
atrito entre os pneus e o asfalto?
Elaborando uma nova abordagem dos problemas em sala de aula
4. Elaborar e explicar possíveis estratégias de resolução
Buscar diferentes modos de resolução
Evitar ensaio e erro com dados
Verificar coesão de conhecimentos
Posso analisar as forças que atuam no ônibus, e descobrir a
desaceleração do ônibus pelas Leis de
Newton
Posso pensar o movimento
cinemático do ônibus, supondo que
o movimento seja uniformemente
variado...
Há alguma forma mais simplificada? Posso pensar no
trabalho da força de atrito...
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Elaborando uma nova abordagem dos problemas em sala de aula
5. Realizar a resolução, verbalizando ao máximo
e com fundamentação
Resolução interativa e questionada quanto a sua eficácia
Resolução literal e lógica (“se...então”)
“...quando a tarefa é um verdadeiro problema, as dificuldades e as revisões são inevitáveis.” (Jansweijer et. al.)
Se o ônibus estava a uma distância d do
farol, então a distância que ele deveria
percorrer até parar deve ser D = d
A força de atrito então exerceria um
trabalho:
WA = A . D . cos( )
A força de atrito (dinâmico) seria A = N.
Como não há aceleração na direção
vertical:
A = P = .m.g
Forças no ônibus:
N
A
P
Se o atrito é a força resultante, então o Teorema da Energia Cinética nos diz que
Dg
v
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i
c
f
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)180cos(....2
2
2
Será que existe uma forma mais simplesde resolver?
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Elaborando uma nova abordagem dos problemas em sala de aula
6. Analisar os resultadosguiando-se pelas hipóteses feitas
É razoável o valor da resposta?
A resposta depende, qualitativamente, dos parâmetros do problema que se esperaria?
Os casos-limite são consistentes?
Dg
v
..2
2
O valor do coeficiente de atrito deve ser inversamente
proporcional à distância máxima de frenagem
O resultado realmente não deveria depender da massa?
Se a o coeficiente de atrito for nulo, o ônibus nunca irá parar
( ) D
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Elaborando uma nova abordagem dos problemas em sala de aula
7. Considerar as perspectivas abertas de investigação
Fazer suposições sobre um problema mais complexo
8. Elaborar uma memóriaque explique o processo de resolução
Quais foram os passos mais importantes da resolução?
• Quais foram os passos mais importantes? Usei Leis de Newton, além do Teorema da Energia Cinética...
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O que você acha que aconteceria se
levássemos em conta a resistência do ar?
Vejamos...
O que concluímos, então?
Não há um algoritmo feito!
Fazer uso das concepções espontâneas que o aluno traz inicialmente para se resolver um problema
O professor deve se atentar para os limites desta abordagem de resolução mecânica de exercícios, pois aspectos importantes de um problema poderão estar sendo descartadas
Usar uma situação-problema como causa e como motivadora do conhecimento, e não como sua conseqüência e como sua mera aplicação.
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