o uso do modellus como ferramenta pedagÓgica para auxiliar no ensino de fÍsica no ensino...

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARÁ ADALBERTO DOS SANTOS SOUSA O USO DO MODELLUS COMO FERRAMENTA PEDAGÓGICA PARA AUXILIAR NO ENSINO DE FÍSICA NO ENSINO FUNDAMENTAL FORTALEZA CEARÁ 2010

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  • UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEAR

    ADALBERTO DOS SANTOS SOUSA

    O USO DO MODELLUS COMO FERRAMENTA

    PEDAGGICA PARA AUXILIAR NO ENSINO DE FSICA NO

    ENSINO FUNDAMENTAL

    FORTALEZA CEAR

    2010

  • ADALBERTO DOS SANTOS SOUSA

    O USO DO MODELLUS COMO FERRAMENTA PEDAGGICA PARA

    AUXILIAR NO ENSINO DE FSICA NO ENSINO FUNDAMENTAL.

    Monografia apresentada ao Curso de Graduao em Fsica Licenciatura Plena da Universidade Estadual do Cear, como requisito parcial para a obteno do grau de Licenciado em Fsica. Orientador(a): Prof. Dr. Emerson Mariano da Silva.

    FORTALEZA CEAR

    2010

  • S725u Sousa, Adalberto dos Santos

    O uso do Modellus como ferramenta pedaggica para auxiliar no ensino de Fsica no ensino fundamental / Adalberto dos Santos Sousa Fortaleza, 2010.

    46 p. Orientador: Prof. Dr. Emerson Mariano da

    Silva. Monografia (Graduao em Fsica)

    Universidade Estadual do Cear, Centro de Cincias e Tecnologia.

    1. Modellus. 2. Ensino-Aprendizagem. 3.Ensino Fundamental. I.Universidade Estadual do Cear, Centro de Cincias e Tecnologia.

    CDD:530

  • ADALBERTO DOS SANTOS SOUSA

    O USO DO MODELLUS COMO FERRAMENTA PEDAGGICA PARA

    AUXILIAR NO ENSINO DE FSICA NO ENSINO FUNDAMENTAL.

    Monografia apresentada ao Curso de Graduao em Fsica Licenciatura Plena da Universidade Estadual do Cear, como requisito parcial para a obteno do grau de Licenciado em Fsica. Orientador(a): Prof. Dr. Emerson Mariano da Silva.

    Aprovada em: 03/09/2010.

    BANCA EXAMINADORA

    __________________________________________

    Prof. Dr. Emerson Mariano da Silva (Orientador)

    Universidade Estadual do Cear - UECE

    _________________________________________

    Prof. Dr. Carlos Jacinto de Oliveira

    Universidade Estadual do Cear - UECE

    _________________________________________

    Prof. Dr. Antonio Carlos Santana dos Santos

    Universidade Estadual do Cear - UECE

  • Dedico este trabalho monogrfico aos meus

    pais, irmos, esposa e filhos, que tanto me

    apoiaram nesta conquista.

  • Agradecimentos

    A Deus, que em sua infinita bondade sempre esteve presente nos momentos mais

    difceis da minha vida.

    Aos meus pais, Jos Joaquim de Sousa e Zenilda dos Santos Sousa, que sempre

    acreditaram na minha vitria profissional.

    Aos meus irmos Glauber dos Santos Sousa e Edmilson dos Santos Sousa, pelo

    eterno apoio moral.

    minha esposa, Francisca Annete de Sousa Moura dos Santos e meus filhos

    Pedro Levi Sousa dos Santos e Anna Lvia Sousa dos Santos, pelo

    companheirismo, incentivo e pacincia nessa rdua jornada de conquista.

    Ao Prof. Dr. Emerson Mariano da Silva, pelo apoio e orientao na realizao

    desse trabalho.

  • No sei como posso parecer aos olhos do

    mundo, mas quanto a mim, vejo-me apenas

    como um menino brincando na praia e me

    divertindo em encontrar de quando em quando

    um seixo mais liso ou uma concha mais bonita,

    enquanto o grande oceano da verdade jaz

    incgnito minha frente

    Isaac Newton

  • RESUMO

    A proposta pedaggica apresentada nesse trabalho consiste na aplicao de um mtodo

    de ensino mais dinmico para o estudo de movimentos dos corpos em queda livre.

    Usou-se o software de modelagem computacional Modellus, que permite os alunos

    participarem efetivamente na construo dos modelos tericos propostos em sala de

    aula. O mtodo proposto foi aplicado a uma amostra de 20 alunos do 8 ano do ensino

    fundamental do colgio Dom Felipe, escola da rede particular de ensino do Municipio

    de Fortaleza/CE e divide em trs momentos distintos: primeiro foi ministrado uma aula

    expositiva tradicional, depois, aplicou-se um questionrio avaliativo para diagnosticar o

    nvel de conhecimentos sobre o fenmeno estudado, em seguida, foi realizado aula com

    uso do software Modellus, onde os alunos a partir dos conceitos matemticos

    apresentados realizaram simulaes do fenmeno de queda livre. Os resultados

    mostraram que os alunos participantes obtiveram maior capacidade de envolvimento e

    aprendizagem efetiva e, consequentemente, um melhor resultado no processo de

    avaliao aplicado. Em adio, constatou-se que os alunos participantes gostariam que o

    mtodo apresentado fosse mais utilizado em sala de aula como complemento s aulas

    tradicionais.

    Palavras-chave: Modellus. Ensino-Aprendizagem. Ensino Fundamental.

  • ABSTRACT

    The pedagogical concept presented in this work consists of applying a more dynamic

    teaching method for studying the movements of bodies in freefall. He used computer

    modeling software Modellus, which allows students to participate effectively in the

    construction of theoretical models in the classroom.

    The proposed method was applied to a sample of 20 students from eighth grade of

    elementary of Dom Felipe school, private school of the Fortaleza city and divided into

    three distinct moments: the first was given a tradicional lecture, then applied to an

    evaluation questionnaire to diagnose the level of knowledge about the phenomenon,

    then class was done using the software Modellus, where students from the mathematical

    concepts presented performed simulations of the phenomenon of freefall. The results

    showed that participating students had greater capacity for engagement and effective

    learning and hence a better result in the assessment process applied. In addition, we

    found that participating students would be shown that the method most used in the

    classroom as a supplement to traditional classes.

    Keywords: Modellus. Teaching-Learning. Basic Education.

  • LISTA DE FIGURAS

    FIGURA 1 Tela do modellus indicando o modelo matemtico de uma partcula em

    movimento de queda livre, suas condies iniciais e o controle da varivel

    tempo...........................................................................................................

    31

    FIGURA 2 Tela do modellus indicando animao do experimento de queda livre de uma partcula e seus respectivos grficos de espao e velocidade em funo da

    varivel tempo..............................................................................................

    31

    FIGURA 3 Percentual do nmero de acertos por nmero de alunos por acerto................ 33

    FIGURA 4 Percentual do nmero de acertos por nmero de alunos por acerto................ 34

    FIGURA 5 Percentual da opinio dos alunos sobre os contedos de Fsica ministrados diariamente da forma tradicional....................................................................

    35

    FIGURA 6 Percentual da opinio dos alunos sobre o uso do computador como ferramenta para o ensino de Fsica...................................................................................

    36

    FIGURA 7 Percentual do nmero de alunos que j utilizaram recursos computacionais no ensino de Fsica..............................................................................................

    36

    FIGURA 8 Percentual da opinio dos alunos sobre as melhorias na aprendizagem dos contedos de queda livre, com os recursos das simulaes...........................

    37

    FIGURA 9 Percentual do nmero de alunos que gostariam que as simulaes fossem mais utilizadas nas aulas de Fsica.........................................................................

    38

    FIGURA 10 Percentual da opinio dos alunos sobre a importncia da escola dispor de um laboratrio de informtica para pesquisas, experimentos e simulaes em Fsica.

    38

  • SUMRIO

    1 INTRODUO......................................................................................................... 11

    2 REVISO BIBLIOGRFICA................................................................................. 12

    2.1

    2.2

    2.3

    2.4

    2.5

    A FORMAO DE PROFESSORES DE FSICA E O ENSINO DE FSICA NO

    BRASIL......................................................................................................................

    A FSICA NOS ENSINOS FUNDAMENTAL E

    MDIO........................................................................................................................

    ATIVIDADES EXPERIMENTAIS NO ENSINO DE

    FSICA........................................................................................................................

    NOVAS METODOLOGIAS E O ENSINO DE

    FSICA........................................................................................................................

    MODELLUS: UMA FERRAMENTA PEDAGGICA NO ENSINO DE

    FSICA........................................................................................................................

    12

    15

    18

    22

    26

    3 MATERIAIS E MTODOS..................................................................................... 28

    3.1 DESCRIO TERICA DO FENMENO

    FSICO........................................................................................................................

    28

    3.2 APLICAO DA PROPOSTA E MTODO DE

    AVALIAO.............................................................................................................

    32

    3.2.1 Descrio do ambiente da pesquisa......................................................................... 32

    4 RESULTADOS E DISCUSSES............................................................................ 33

    5 CONSIDERAES FINAIS................................................................................... 39

    REFERNCIAS........................................................................................................ 40

    ANEXOS.................................................................................................................... 43

  • 11

    1. INTRODUO

    O ensino de uma forma geral e em particular o ensino de Fsica, tem sido

    objeto de intensas pesquisas nos ltimos anos, pois existe uma preocupao por parte

    dos estudiosos da educao em desmistificar o ensino de Fsica, transformando o que

    hoje tem-se como o sendo a disciplina mais complicada e muitas vezes montona dentre

    as cincias exatas nos nveis fundamental e mdio, em algo dinmico e que desperte o

    interesse dos alunos em aprender.

    Como alternativa para superar tais dificuldades de aprendizagem encontra-

    se na literatura a indicao do uso de novas prticas pedaggicas, tais como o uso de

    experimentos em sala de aula, vdeos cientficos, prticas em laboratrio, hipertextos,

    links educativos juntamente com softwares educativos que proporcionam ao aluno uma

    variada fonte de pesquisas e aplicaes diretas das teorias trabalhadas em sala de aula,

    dinamizando as aulas e incentivando a continuidade do processo ensino aprendizagem

    at mesmo fora da sala de aula.

    O uso de novas tecnologias tem-se mostrado uma das alternativas mais

    eficientes, dentre muitas outras, no tocante a resultados positivos no processo de ensino-

    aprendizagem. Resultados de pesquisas mostram que os alunos interagem de maneira

    mais aberta quando o professor utiliza de recursos que envolvem animaes, vdeos e

    computadores, o que no acontece quando a aula ministrada de maneira tradicional,

    onde a participao do aluno a de mero espectador. Isso demonstra a possibilidade de

    construir mltiplas representaes da mesma situao, concordando com as

    caractersticas esperadas pelos PCNEM (Parmetros Curriculares Nacionais para o

    Ensino Mdio) no conhecimento em Fsica.

    Diante desta realidade, que prope-se neste trabalho a utilizao do

    recurso de software de modelagem (Modellus), no estudo do movimento dos corpos

    como forma de dinamizao da abordagem terica de corpos em queda livre, visando

    uma maior motivao e interao dos entes envolvidos no processo de ensino-

    aprendizagem, professores, contedos ministrados e alunos.

  • 12

    2. REVISO BIBLIOGRFICA

    2.1 A formao de professores de Fsica e o ensino de fsica no Brasil

    Ao tratar-se dos estudos em ensino de Fsica no Brasil, deve-se enfatizar

    uma quebra seqencial de paradigmas desde o princpio dos anos setenta at a

    atualidade. O ensino de Fsica no Brasil est diretamente ligado aos projetos

    internacionais de ensino de Fsica, pois o ponto de partida para a quebra de paradigmas

    na estrutura curricular brasileira foi a traduo para o portugus, em 1963, pela editora

    Universidade de Braslia, da primeira edio do PSSC ( Physical Sciense Study

    Commitee ), publicada em 1960, pela D.C.Heath & Co., sendo no apenas um novo

    livro de Fsica para o ensino mdio, mas um projeto curricular completo e inovador da

    filosofia do ensino de Fsica (MOREIRA, 2000).

    Como a cada quebra de paradigma surge outro, novo e sempre desafiador,

    no poderia deixar de ser com os projetos criados no PSSC. Os enfoques eram

    inovadores, assim como as novas maneiras de se ensinar, mas pouco ou nada disseram

    sobre como aprender Fsica. impossvel separar o processo de ensino-aprendizagem,

    em virtude disso, a formao permanente de professores em ensinar e fazer aprender

    Fsica de extrema importncia.

    O que tm-se atualmente como o novo paradigma a concepo de que

    todos os livros devem ser voltados aos programas de vestibular, com cada vez menos

    textos e mais figuras e cores (MOREIRA, 2000). O estmulo a concorrncia

    desordenada e descontrolada faz com que o aluno perca o interesse pelos princpios da

    fsica. O novo desafio gerar competncias no ensinar e no aprender, promovendo uma

    interao entre as capacidades tcnicas e habilidades de compreenso e quantificao de

    fenmenos fsicos, associados s realidades scio-culturais do indivduo, ensinando uma

    cincia no dogmtica, mas com elementos prticos prximos da realidade do aluno, ou

    seja, Fsica contempornea (MOREIRA, 2000).

    A partir dos anos oitenta, houve um grande avano no volume de pesquisas

    em ensino Fsica no Brasil. Com a criao dos peridicos como o Caderno Catarinense

    de Ensino de Fsica e o encontro de Pesquisa em ensino de Fsica, houve uma

    disseminao dos resultados das pesquisas em ensino de fsica no Brasil. Mas apesar do

    grande avano nas pesquisas e da grande divulgao dos resultados nos peridicos

  • 13

    brasileiros, ainda h pouca aplicao desses resultados em sala de aula, o que prova que

    mesmo com o grande trabalho realizado pelos pesquisadores, tais resultados ainda

    encontra resistncia a sua aplicao na prtica pedaggica (PENA, 2004).

    Neste processo de mudana destaca-se como ponto de partida uma formao

    continuada e de melhor qualidade de professores de Fsica. Como segundo desafio tm-

    se, a conscientizao da sociedade como um todo de que o ensino no deve ser

    direcionado apenas para o mecanismo excludente do vestibular, to slido e inerte aos

    questionamentos dos movimentos sociais.

    O que tm-se como principal modelo de ensino-aprendizagem nas escolas

    em termos de ensino de cincias, so reprodues por parte dos professores de mtodos

    de memorizao de frmulas e resoluo de exerccios. Eles no procedem assim por

    mero acaso, mas por no terem tido acesso a um tipo de ensino que lhes proporcionasse

    uma base emprica pessoal capaz de servir de modelo a ser imitado nos primeiros anos

    da profisso. De fato, os professores, em geral, no tiveram em sua graduao, uma

    experincia mais autntica de pensar cientificamente (BORGES, 2005).

    Sabe-se tambm que um dos fatores que contribuem para a m formao de

    professores nas universidades a grande resistncia por parte dos docentes

    universitrios em melhorar suas prticas de ensino, no tocante s prticas pedaggicas

    que possam contribuir para um processo de aprendizagem mais eficiente. Ensinar no

    algo que apenas os bem dotados podem fazer bem. Basta desenvolvermos um senso de

    responsabilidade e de compromisso para com aquilo que mais firmemente acreditamos,

    a cincia (BORGES, 2005).

    O resultado de todo esse processo de resistncia e m formao dos

    profissionais est na atual realidade estatstica do nmero de docentes formados em

    Fsica, que contrasta com a enorme demanda de profissionais em ensino de cincias e

    mais especificamente de ensino de Fsica. Com a finalidade de amenizar, mesmo que

    minimamente, a grande carncia de profissionais, foram criados cursos de licenciatura

    no regime de educao distncia (EAD) ou semipresenciais em todo o pas. Esses

    cursos atendem preferencialmente aos docentes de Fsica em exerccio no interior ainda

    sem habilitao em licenciatura.

    Os primeiros resultados com os cursos para docentes de matemtica,

    biologia, qumica e Fsica foram apontados em 2002 com um projeto pioneiro da

    UFSC/SEE-BA. A relao disciplina, matriculados/formados foi respectivamente;

  • 14

    matemtica 240/182; biologia 120/92; qumica 110/77; Fsica 80/28. O nmero de

    reprovaes foi sensivelmente baixo em todos os cursos e a diferena relativamente aos

    egressos do curso de Fsica pode ser explicada, em parte, pelo fator desistncia, muito

    maior nesta rea do que nos demais (ANGOTTI, 2006).

    A estimativa dos projetos do MEC para professores de Fsica no ensino

    mdio at 2015 estaria no limite de 42 mil profissionais para uma contratao de 40 mil

    professores de Fsica. Vale registrar aqui, que infelizmente o total de habilitaes da

    licenciatura em Fsica nos ltimos doze anos no tem sido minimamente suficiente para

    suprir as demandas atuais do EM, muito menos as dos demais segmentos. (ANGOTTI,

    2006).

    Alm dos dados citados anteriormente, temos a realidade dura e cruel das

    escolas pblicas que em geral no oferecem as condies necessrias para que os

    professores possam exercer seu papel, como laboratrios, bibliotecas, espao fsico para

    atividades esportivas dentre outros.

    Uma vez apontado onde se encontra o problema e onde se pretende chegar,

    esperava-se uma ao mais incisiva por parte do governo para buscar as solues

    necessrias. uma iluso achar que a formao e a pesquisa resolvero o dficit de um

    projeto de educao continuada de professores. O professor tambm precisa de boas

    condies de trabalho, como laboratrios, e de um bom salrio. Sem isso, no haver

    procura pela rea, afirma Marcelo Giordan, coordenador, na Sociedade Brasileira de

    Qumica (GOBARA e GARCIA, 2007).

    Os incentivos aos cursos distncia tm desviado a ateno para as solues

    mais imediatas: preciso investimentos nos cursos que j existem que certamente

    gastaro menos recursos e podero dar resultados em prazos mais curtos. Os cursos

    distncia certamente podero contribuir, porm na atual conjuntura, em fase de

    implantao, seria muito ingnuo apostar apenas nesta modalidade de ensino para

    resolver a falta de professores (GOBARA e GARCIA, 2007).

  • 15

    2.2 A Fsica nos ensinos fundamental e mdio

    O prazer de descobrir intrnseco do ser humano e despertado desde os

    primeiros instantes de vida. Diariamente observamos novas coisas que cada vez mais

    aguam a nossa curiosidade. Pelo fato da Fsica ser o mais bsico dos ramos da cincia,

    que se adotando uma perspectiva mais ampla a respeito dos propsitos do ensino e da

    Fsica, pode-se identificar nesta oportunidade singular para que as crianas

    desenvolvam sua auto-estima atravs das vivncias de situaes ao mesmo tempo

    desafiadoras e prazerosas (SHROEDER, 2007).

    Aprender Fsica nas primeiras sries do ensino fundamental na realidade

    fazer com que as crianas sejam desafiadas a solucionar problemas de maneira a

    interagir coletivamente e refletir sobre suas aes. O desenvolvimento da fluncia em

    aprender depende do desenvolvimento de dois tipos de habilidades bsicas: as

    cognitivas e as afetivas. Essas habilidades cognitivas so divididas em o que se aprende

    os contedos e como se aprende a forma pela qual se aprende. As habilidades

    afetivas tm a ver com o porqu se aprende. O aprendizado depende mais da

    perseverana do estudante do que do eventual sucesso em alguma tarefa (SHROEDER,

    2007).

    A interveno dos professores na realizao desse trabalho mnima e sutil,

    observando o trabalho de cada grupo, garantindo que haja possibilidade de todas as

    crianas colaborarem na soluo do desafio, alm de auxiliar com pequenas sugestes.

    O fato das concluses eventualmente no concordarem com teorias cientificamente

    aceitas secundrio. O aprendizado de tais teorias mais oportuno e frutfero para

    estudantes em sries posteriores (SHROEDER, 2007).

    Um dos grandes desafios na implantao do ensino de Fsica nas sries do

    ensino fundamental est no fato de que na maioria das vezes se tem um s professor que

    leciona todas as disciplinas, e mais, no tm formao nenhuma nas reas que lecionam.

    A formao de professores as sries iniciais no v com ateno necessria a

    capacitao para o ensino de cincias naturais, com isso, os professores carregam

    informaes equivocadas ou mesmo errneas, causando um ensino conceitualmente

    equivocado de Fsica nas sries iniciais. A maneira mais adequada para atingir este

    objetivo atravs da formao continuada de professores (DAMSIO e STEFFANI,

    2008).

  • 16

    Este preparo por parte dos professores de extrema importncia, pois, ao

    trabalharem com desafios, as crianas se abastecem de idias prvias e concepes

    alternativas que freqentemente esto em desacordo com o que aceito cientificamente.

    Um dos maiores desafios no ensino de cincias a dita mudana conceitual. Thomas

    Kuhn props uma mudana de paradigma: existir uma insatisfao com as concepes

    existentes, o novo conceito deve ser entendvel, devem resolver anomalias geradas por

    seus antecessores e abrir a possibilidade de novas explicaes que seus antecessores no

    podiam provar. O modelo de Posner et al. baseado na epistemologia de Thomas Kuhn e

    Imre Lakatos props uma mudana conceitual, mas a grande dvida gerada pelo modelo

    foi: de fato possvel substituir a concepo alternativa pela cientificamente aceita?

    Hoje quase consenso que no (DAMSIO e STEFFANI, 2008).

    A educao como um todo tem sido alvo de discusses e mudanas nos

    ltimos anos no tocante a sua estrutura, papel na sociedade, dentre outros aspectos. O

    ensino mdio um dos alvos dessas mudanas previstas em lei e em meio s propostas

    de melhorias, est uma nova forma de ensino que inclui palavras como

    contextualizao, interdisciplinaridade, competncias e habilidades. Sabe-se que este

    novo modelo proposto para o ensino mdio depende de um processo contnuo de

    discusso, investigao e atuao, necessariamente permeado por dilogo constante

    entre todos os envolvidos, ou seja, um processo de construo coletiva. A escola real

    muito mais complexa do que os instrumentos disponveis para descrev-la ou analis-la

    (KAUAMURA e HOSOUME, 2003).

    A sociedade como um todo, tendo como mola mestra uma estrutura

    econmica, poltico-social que estimula de forma alienada a competitividade, tem

    refletido no sistema educacional, principalmente no ensino mdio, uma viso voltada

    nica e exclusivamente para o sucesso no vestibular. Uma das metas de mudana da Lei

    de Diretrizes e Bases de 1996 (LDB/96) a superao da dicotomia preparao para o

    vestibular vs. formao profissional; ou ensino propedutico vs. ensino

    profissionalizante (RICARDO e FREIRE, 2007).

    No tocante ao ensino de Fsica no ensino mdio, tm-se um conjunto de

    conhecimentos pr-determinados nos livros didticos e no coletivo das pessoas, de uma

    forma to completa que parece no haver espao para outras escolhas: cinemtica,

    dinmica, esttica, eletrosttica etc. Essa era a Fsica. Existe como proposta, uma fsica

    voltada para o mundo em que vivemos. Uma Fsica que ajude a compreender o

  • 17

    funcionamento dos aparelhos como geladeiras, condicionadores de ar, motores etc., para

    uma formao mais completa de jovens preparados para a cidadania com temas atuais

    do mundo contemporneo (KAWAMURA e HOSOUME, 2003).

    Mesmo sabendo que a viso do jovem no ensino mdio, sobre a Fsica a

    de uma cincia extremamente complicada e na qual envolve muitos clculos, em

    pesquisa realizada por alunos do curso de Fsica da Universidade Catlica de Braslia,

    constatou-se que mesmo com uma posio, muitas vezes de repdio por parte dos

    alunos com relao disciplina de Fsica, deu-se o devido reconhecimento. Mesmo os

    alunos que responderam no gostar de estudar Fsica entendem que uma disciplina

    importante. Percebe-se que o aluno consegue relacionar assuntos da Fsica com avanos

    tecnolgicos, que viu tal assunto em outras fontes, alm da sala de aula (RICARDO e

    FREIRE, 2007).

    O art. 35 da LDB/96 destaca que o nvel mdio a etapa final da educao

    bsica. Verifica-se, portanto, que o ensino mdio passa a ter uma identidade que supera

    tanto a formao profissional como a preparao para o vestibular (RICARDO E

    FREIRE, 2007). As mudanas esperadas para o ensino mdio se concretizam na medida

    que as aulas deixem de ser apenas de quadro negro e giz. Nessas circunstncias,

    importa o desenvolvimento de atividades que solicitem dos alunos vrias habilidades,

    entre elas, o estabelecimento de conexes entre conceitos e conhecimentos tecnolgicos,

    o desenvolvimento do esprito de cooperao, de solidariedade e de responsabilidade

    (KAUAMURA e HOSOUME, 2007).

    Uma reflexo sobre a prtica profissional dos professores de Fsica do

    ensino mdio deve ser aberta no que diz respeito a interatividade e colaborao entre os

    profissionais. A pesquisa por parte dos profissionais em ensino de Fsica de peridicos

    relacionados a temticas pedaggicas e laboratoriais de extrema importncia no

    desenvolvimento de um ensino de qualidade. Uma boa parte dos estudos refere-se ao

    desenvolvimento de experimentos de baixo custo, visando substituir equipamentos

    caros e sofisticados e com isso aguando a criatividade dos alunos (REZENDE,

    OSTERMANN e FERRAZ, 2009).

  • 18

    2.3 Atividades experimentais no ensino de Fsica

    O sistema de ensino de uma forma geral e particularmente o ensino de

    Fsica so alvos de grupos de estudiosos e pesquisadores que identificaram os

    problemas e dificuldades vivenciados diariamente por profissionais da educao e pelos

    alunos, e com isso estudaram propostas de possveis solues que se direcionam para

    uma educao mais participativa dos indivduos envolvidos no processo de ensino-

    aprendizagem. Dentre os vrios instrumentos e formas dinmicas de ensinar Fsica,

    destaca-se a atividade experimental que, mesmo se revelando ser apenas mais um

    instrumento de ensino, mostra as diversas tendncias e aspectos dos quais envolve desde

    a simples observao de um fenmeno por parte do aluno, at a participao efetiva na

    construo e execuo de um experimento.

    Mesmo com a grande dificuldade de material de apoio, que na sua grande

    maioria so tidos como livros de receita, cuja abordagem tradicional no enfatiza nem

    os contextos histrico-cientficos nem atividades experimentais, vrios pesquisadores

    publicam trabalhos com vrios enfoques e finalidades das atividades experimentais

    (ARAJO e ABIB, 2003).

    Segundo Arajo e Abib (2003), em pesquisa realizada em 106 artigos dos

    122 analisados, so lanadas vrias propostas de mtodos de utilizao da atividade

    experimental, separando por categorias em funo da rea temtica. O professor tem a

    possibilidade de complementao de sua aula terica com um simples experimento

    demonstrativo, onde o aluno visualiza o fenmeno para um melhor entendimento da

    teoria.

    H tambm atividades em que pode ser explorado o tratamento matemtico

    formal no experimento, dando ao aluno a possibilidade tanto de levantamento de dados

    e gerao de grficos s tabelas como a comparao dos resultados obtidos com os de

    referncia. As novas tecnologias e a fsica no cotidiano, tambm so aspectos de grande

    valorizao por parte dos alunos, pois eles tm a possibilidade de conhecer o mundo ao

    seu redor a partir de uma viso cientfica (ARAJO e ABIB, 2003).

    A utilizao adequada de diferentes metodologias experimentais, possibilita

    a formao de um ambiente propcio ao aprendizado de diversos conceitos cientficos

    sem que sejam desvalorizados ou desprezados os conceitos prvios dos estudantes. A

    criao de situaes facilitadoras para o aprendizado pode ser caracterizada tambm

  • 19

    pela possibilidade de se gerar conflitos cognitivos atravs da utilizao de mtodos

    dialgicos de ensino que privilegiam a incluso dos estudantes no processo de

    aprendizagem. No entanto independente da modalidade adotada, nota-se a participao

    ativa dos alunos, despertando sua curiosidade e interesse pela cincia (ARAJO e

    ABIB, 2003).

    Atravs da experimentao, consegue-se compreender conceitos

    importantes das mais diversas reas da Fsica, mas com especialidade da mecnica,

    como velocidade, acelerao, fora, entre outros. De acordo com a criatividade e

    conhecimentos do professor-experimentador, o laboratrio pode se tornar um ambiente

    facilitador da aprendizagem cientfico tecnolgica. Por isso a dedicao do professor, e

    do prprio aluno, torna-se fundamental (SISMANOGLU, et al., 2009).

    A utilizao de novas tecnologias como ferramenta de laboratrio faz com

    que o aluno sinta-se mais motivado. Sensores de fora, sensores de presena, sensores

    de tempo, computadores, softwares de edio de imagens e cmeras filmadoras

    possibilitam uma participao mais ativa dos alunos, pois eles tm a chance de

    estudarem um fenmeno real captado em tempo real pela filmadora. Isso permite a

    aquisio de dados de maneira precisa e torna o processo ensino-aprendizagem bastante

    atraente para o aluno. A cmera de vdeo digital, ou mesmo a webcam, so ferramentas

    teis no processo pedaggico no sentido de levar ao aluno o conhecimento e o

    entendimento do fenmeno fsico. A motivao alcanada com o uso da cmera

    observada atravs da promoo de um ensino mais eficaz, tornando, mais efetiva a

    participao do grupo de alunos (SISMANOGLU et al., 2009).

    Um dos questionamentos mais freqentes por parte de alunos no ensino

    mdio ou ensino tcnico o da aplicabilidade prtica dos conceitos de Fsica no dia a

    dia ou nas vivncias profissionais, o que faz com que os alunos se dediquem mais s

    disciplinas tcnicas do que as disciplinas do ensino mdio.

    Um dos recursos didticos utilizados para contornar essa viso de

    inutilidade das teorias Fsicas nas disciplinas tcnicas e na prtica profissional a

    criao de hipertextos, vdeos, animaes, figuras, textos, atividades prticas associando

    as teorias Fsicas s profisses tcnicas.

    Segundo Vigotsky, citado em WERLANG et al. (2008), h necessidade de

    troca de experincias e conhecimentos, pois o desenvolvimento cultural se processa

    primeiro no nvel social e depois no nvel individual, ou seja, primeiro entre as pessoas

  • 20

    e depois no interior de cada pessoa. necessrio levar em conta o fato de que o aluno j

    possui uma histria prvia muito antes de ingressar nos bancos escolares.

    Acredita-se que um material didtico utilizando novas tecnologias, pode

    facilitar o processo de ensino-aprendizagem, sobretudo, se for desenvolvido de forma

    contextualizada com a realidade dos aprendizes, levando em conta um referencial

    terico adequado. fundamental que os professores se adaptem s novas tecnologias,

    fazendo cursos de capacitao, a fim de utiliz-las com todo o seu potencial promissor

    sem cometer equvocos na sua utilizao como ferramenta pedaggica (WERLANG et

    al., 2008).

    O acesso ao conhecimento cientfico ou a determinados ramos da cincia

    ainda algo muito restrito. Sabe-se que, as naes que investem em educao cientfica

    e tecnolgica tm contribudo para determinar patamares diferenciados de

    desenvolvimento. No entanto o capital cientfico se encontra desigualmente distribudo

    no planeta.

    As atividades experimentais despertam a curiosidade e o esprito crtico,

    suscitam discusses, demandam reflexo, elaborao de hipteses, ensinam a analisar os

    resultados e favorecem uma melhor percepo da relao cincia e tecnologia (REIS et

    al., 2008).

    Uma das maneiras de insero social no meio cientfico, ou seja,

    alfabetizao cientfica a escolha, pelo professor, de experimentos de fcil realizao e

    que aborde assuntos cientficos de difcil acesso como educao espacial. Tomando

    essas consideraes como premissas, so apresentadas e discutidas algumas

    potencialidades educativas em educao espacial, denominada como girar um satlite.

    Essa atividade experimental contribui para a compreenso do princpio da ao e reao

    (terceira lei de Newton) e apresenta alguns elementos da dinmica orbital de m satlite

    artificial. Sua realizao fcil e demanda materiais acessveis e de baixo custo. Ela

    pode ser utilizada tanto na forma de demonstrao quanto de experimento prtico, com

    ampla participao dos alunos, que montam e discutem coletivamente o experimento

    (REIS et al., 2008).

    A princpio discutido com os alunos, a real maneira de como se utiliza da

    terceira lei de Newton para girar o satlite para posies desejadas, mostrando que uma

    das formas possveis de se aplicar a fora F por meio de propulsores, que so motores

    que expulsam gases em alta velocidade. O objetivo da oficina, consiste em, de maneira

  • 21

    simples, barata e eficaz, demonstrar qualitativamente como, no espao sideral, os

    satlites descrevem seu movimento de rotao.

    O material utilizado para a realizao do experimento de fcil acesso,

    sendo uma lata de refrigerante vazia, pregos de vrios dimetros, linha de pesca, balde

    com gua, fita crepe e caneta vermelha. Com esse material o professor tem a

    possibilidade de variar o experimento de acordo com o nmero de furos e do dimetro

    dos furos, com isso levantar questionamentos acerca dos efeitos provocados na variao

    desses parmetros.

    O uso de experimentos prticos em educao espacial contribui no somente

    para que o aluno visualize e reconstrua conceitos cientficos abstratos, mas para atribuir

    um novo significado s prticas pedaggicas em ensino de Fsica, de modo que o

    estudante assuma um papel mais ativo no processo ensino-aprendizagem dessa

    disciplina (REIS et al., 2008).

    A astronomia exerce fascnio no ser humano desde os tempos remotos. Os

    avanos tecnolgicos e cientficos no decorrer dos sculos fizeram com que alguns dos

    mistrios sobre o universo e sobre a terra mais propriamente dita fossem desvendados.

    Nesse contexto, fcil verificar que a astronomia uma das reas que mais atrai a

    ateno e desperta a curiosidade dos estudantes, desde os primeiros anos escolares at

    sua formao nos cursos de graduao, abrangendo todas as reas, principalmente de

    fsica (BERNARDES et al., 2006).

    No entanto o ensino de astronomia nas escolas de ensino fundamental e

    mdio depara-se com o grande problema da qualificao dos docentes que o ministram.

    Uma das sadas para esse problema a construo de equipamentos como telescpios e

    lunetas com material de baixo custo, para que o professor utilize os conceitos

    fundamentais de ptica na astronomia, despertando assim o interesse dos alunos em

    formar grupos de estudos em astronomia (BERNARDES et al., 2006).

  • 22

    2.4 Novas metodologias e o ensino de Fsica

    A suposta falta de aplicabilidade dos conceitos estudados em Fsica no

    ensino mdio um dos principais fatores que levam o aluno a rejeio, seno por

    completo, mas parcial da disciplina de Fsica, pois a nfase em resoluo de exerccios e

    o incontvel nmero de frmulas que o aluno deve ter em mente para o vestibular

    desviam o foco principal no ensino de Fsica, que a aplicabilidade no dia a dia do ser

    humano.

    A acstica um dos ramos da Fsica ao qual tem-se uma maior

    aplicabilidade prtica desde os tempos antigos. Na atualidade tm-se projetos acsticos,

    estdios musicais, instrumentos e uma infinidade de equipamentos que se utilizam das

    teorias da acstica como princpio de funcionamento, desde sua estrutura corporal,

    como em instrumentos de cordas at o tipo de material utilizado em sua fabricao

    (DONOSO et al., 2008).

    Dentre tantos conceitos de grande relevncia terica na Fsica destacamos

    os conceitos de campo, que se consolidou ao longo do sculo XIX, quando se revelou

    uma das mais importantes invenes desde o tempo de Newton. Conceitos estes que

    pelo fato da exclusiva explorao matemtico-conceitual perde um pouco de toda sua

    potencialidade cientfica.

    Debates sobre as evolues de idias na Fsica, ou seja, a utilizao dos

    conceitos da evoluo histrica de determinada teoria na Fsica, de extrema

    importncia para que se compreenda com mais maturidade as teorias matemtico-

    conceituais atuais do assunto abordado em sala de aula. O conhecimento histrico-

    conceitual no se aplica somente a teoria de campos citada pelo autor, mas a toda a

    Fsica que composta de contedo histrico, ao qual faz parte o contedo matemtico

    (ROCHA, 2009).

    O uso de novas tecnologias como ferramenta para o ensino de Fsica tem

    sido nos ltimos anos uma temtica muito debatida e utilizada como tema de pesquisas

    nacionais e internacionais. Apesar de ser um recurso bastante aplicado na modalidade

    de ensino distncia (EAD), est a cada dia sendo implementado no ensino presencial.

    Existem vrias publicaes sobre softwares educativos para o ensino de

    Fsica, mas quase nenhum deles enfatiza o mtodo de modelagem computacional como

    sendo um dos mais eficientes e poderosos para o ensino de Fsica, que o caso do

  • 23

    software Modellus, que atravs da experimentao conceitual favorece a aprendizagem

    do jogo de modelagem (VEIT e TEODORO, 2002).

    As maiores dificuldades enfrentadas pelos estudantes em Fsica ou em reas

    afins so as aplicaes das equaes nas quais eles estudam e na maioria das vezes no

    imaginam em que sero aplicadas tais equaes. Estas barreiras so quebradas como o

    uso do software de modelagem, pois facilita a construo de relaes e significados,

    favorecendo a aprendizagem construtivista, elevando o nvel do processo cognitivo

    fazendo com que o aluno possa explorar e testar seus prprios modelos e cheguem as

    suas prprias concluses, que um dos pontos estabelecidos pelas Diretrizes

    Curriculares para o Ensino Mdio, a integrao e a interdisciplinaridade atravs da

    contextualizao (VEIT e TEODORO, 2002).

    A falta de habilidade com linguagens de programao um dos fatores que

    contribuem para uma maior recusa do uso de softwares de modelagem por parte dos

    alunos e principalmente dos professores, que geralmente no possuem qualificao

    nesta rea de conhecimento. Com o Modellus no acontece isto, pois um software que

    utiliza uma sintaxe de escrita praticamente a mesma que se usa ao escrever um modelo

    no papel, descartando com isso a obrigatoriedade do usurio aprender uma linguagem

    de programao, facilitando assim, a transmisso concreto-formal do pensamento. O

    usurio tem a possibilidade de construo de um modelo como se tivesse usando papel e

    lpis, e com a possibilidade de manipulao dos objetos na tela.

    Com uma ferramenta com essas caractersticas, tem-se mais um instrumento

    poderoso de utilizao laboratorial, para que se possa fugir do tradicionalismo em sala

    de aula. No se trata da substituio do laboratrio didtico ou da figura do professor,

    mas de um complemento, de ampliar limites, de reforar o aspecto construtivista da

    cincia e da aprendizagem (VEIT e TEODORO, 2002).

    As dificuldades no ensino de Fsica no ensino mdio so inmeras e dentre

    elas podemos citar a de que o professor encontre o melhor modelo ou ferramenta para o

    melhor entendimento do aluno. Outra dificuldade dentre tantas j citadas, o tratamento

    matemtico necessrio para o melhor entendimento ou elaborao de um modelo a ser

    explorado no ensino mdio que satisfaa o grau de sofisticao do assunto ministrado.

    Nesse sentido a prtica laboratorial ganha uma enorme importncia, na

    medida em que essas prticas possibilitam o aluno perceber com maior clareza os

  • 24

    limites dos modelos envolvidos e sua simplificao na descrio dos fenmenos

    (BARBOSA et al., 2006).

    Mesmo com o crescente uso de tecnologias como o computador em

    laboratrios didticos, a anlise numrica continua tendo uma grande importncia para a

    Fsica. A utilizao do computador no aprofundamento do estudo de Fsica no ensino

    mdio, propicia ao aluno, a possibilidade de estudar um conjunto maior de problemas

    fsicos, e introduz de forma interativa, as idias de clculo numrico e do clculo

    diferencial e integral (BARBOSA et al., 2006).

    Sabe-se que a cada dia a carga horria das aulas significativamente

    reduzida levando os professores a selecionarem os contedos considerados mais

    importantes ou at mesmo fazerem uma abordagem bem superficial dos contedos,

    provocando no aluno uma maior falta de interesse pela disciplina. A aula presencial

    praticamente toda desperdiada com questes burocrticas como avisos, chamadas,

    anotaes, gabaritos e o mnimo aproveitada com o que realmente interessa, que o

    aprendizado efetivo do aluno. Uma das alternativas de se ampliar a carga horria das

    aulas a extenso da disciplina para alm da sala de aula. Os professores devem

    utilizar-se dos recursos de educao distncia, servindo-se das tecnologias de

    informao como a internet para criar atividades como leitura de textos, simulaes

    interativas, vdeos, softwares especficos, voltados para o ensino de Fsica e com isso,

    aumentar significativamente tanto o tempo de aula, quanto valorizar o processo de

    ensino-aprendizagem (PIRES e VEIT, 2006).

    Essa estratgia de ensino distncia como forma de complementar a carga

    horria desperdiada em sala de aula vem sendo aplicada em vrios pases da Europa,

    Estados Unidos e Canad, em nvel universitrio e pr-universitrio em vrias reas do

    conhecimento. O professor utiliza-se do nmero de acessos e participaes dos fruns

    de discusses como forma de controle efetivo da presena do aluno na sala virtual.

    De um modo geral a utilizao de tecnologias de informao como

    alternativa de complemento no s da aula tradicional, mas tambm das aulas de

    laboratrio um recurso em crescimento, pois muito mais vivel financeiramente a

    manuteno de computadores com acesso rede mundial, que a instalao de um

    laboratrio de Fsica estruturado (PIRES e VEIT, 2006).

    A utilizao de novas tecnologias como ferramenta complementar e

    facilitadora no processo de ensino aprendizagem de extrema importncia para que o

  • 25

    professor consiga um maior envolvimento dos alunos no s na sala de aula mas

    tambm fora dela, pesquisando, trocando informaes com os colegas e com o professor

    atravs da internet, transformando suas vidas num processo permanente de

    aprendizagem.

    Muitas formas de ensinar de hoje no se justificam mais. Perde-se tempo

    demais, aprende-se muito pouco e com isso produz-se uma contnua desmotivao.

    Pode-se modificar a forma de ensinar e de aprender. Um ensinar mais compartilhado,

    orientado, coordenado pelo professor, mas com profunda participao dos alunos, onde

    as tecnologias nos ajudaro muito, principalmente as telemticas (MORAN, 1998).

    Assim como muitas vantagens, as tecnologias da informao trazem um

    grande volume de dados que precisam ser filtrados para que o objetivo principal seja

    alcanado, que a aprendizagem. Com isso o papel do professor ajudar o aluno a

    interpretar esses dados, a relacion-los e a contextualiz-los. Tem-se hoje um amplo

    conhecimento horizontal, sabe-se um pouco de muitas coisas, um pouco de tudo.

    Falta um conhecimento mais amplo, mais rico, mais integrado, desvendador,

    mais amplo em todas as dimenses. O professor um facilitador, que procura ajudar a

    que cada um consiga avanar no processo de aprender. As mudanas na educao

    dependem tambm dos alunos. Alunos curiosos, motivados, facilitam enormemente o

    processo, estimulam as melhores qualidades do professor, tornando-se interlocutores

    lcidos e parceiros de caminhada do professor-educador. Alunos motivados aprendem e

    ensinam, avanam mais, ajudam o professor a ajud-los melhor.

    A internet uma tecnologia que facilita a motivao dos alunos, pela

    novidade e pelas inesgotveis possibilidades de pesquisa que oferece. Essa motivao

    aumenta se o professor a faz em um clima de confiana, de abertura, de cordialidade

    com os alunos. O aluno desenvolve a aprendizagem cooperativa, a pesquisa em grupo,

    a troca de resultados. A interao bem sucedida aumenta a aprendizagem (MORAN,

    1998).

  • 26

    2.5 Modellus: uma ferramenta pedaggica no ensino de Fsica

    O processo de ensino-aprendizagem passa atualmente por uma grande

    mudana de paradigmas, os quais tm-se como principal objetivo a maior participao

    dos alunos em sala de aula, interagindo com o professor e com os colegas de sala. No

    ensino de Fsica no seria diferente, h a necessidade de uma aula mais dinmica,c com

    a participao efetiva dos alunos, onde possam ter contato com os fenmenos fsicos

    estudados de tal forma que o aluno possa interagir nos parmetros e analisar os

    resultados do experimento, tendo com isso maior participao e por conseqncia maior

    rendimento.

    Tm-se atualmente os recursos computacionais como uma ferramenta muito

    evidente em sala de aula, que deve ser explorada em todo o seu potencial educacional.

    Uma proposta para o ensino de Fsica, o uso de softwares de modelagem, onde o

    professor e o aluno trocam conhecimentos e analisam os resultados dos fenmenos

    fsicos atravs da modelagem computacional. Existem atualmente vrios softwares de

    modelagem disponveis para fins educacionais, dentre eles o Stella e o Modellus que o

    objetivo central deste trabalho.

    Mesmo com a substituio do computador nas prticas de ensino, a

    modelagem computacional seja a que melhor permita a interao dos estudantes com o

    processo de construo e anlise do conhecimento cientfico, permitindo que

    compreendam melhor os modelos fsicos e discutam o contexto de validade dos mesmos

    (ARAJO et al, 2004).

    Entende-se modelagem como um processo de criao de um modelo,

    dividido em cinco estgios no-hierrquicos: seleo, construo, validao, anlise e

    expanso do modelo, onde os trs estgios intermedirios sobrepem-se, podendo ser

    conduzidos ao mesmo tempo.

    O Modellus destaca-se por permitir que estudantes e professores faam

    experimentos conceituais utilizando modelos matemticos definidos a partir de funes

    quase sempre da mesma forma que a manuscrita do dia-a-dia, sem a necessidade de

    metforas simblicas, tais como os diagramas de Forrester utilizados nos modelos

    confeccionados com o Stella. O Modellus possui uma interface grfica intuitiva, o que

    vem a facilitar a interao dos estudantes com modelos em tempo real e a anlise de

  • 27

    mltiplas representaes desses modelos, permitindo tambm observar mltiplos

    experimentos simultaneamente (ARAJO et al, 2004).

    Segundo Bliss e Ogborn apud Teodoro, o Modellus incorpora tanto o modo

    expressivo quanto o modo exploratrio das atividades de aprendizagem. Na

    aprendizagem expressiva os estudantes podem construir seus prprios modelos

    matemticos e criar diversas formas de represent-los enquanto no modelo exploratrio,

    os alunos podem usar modelos feitos por outros alunos, analisando como grandezas

    diferentes se relacionam entre si ou visualizando a simulao de um evento fsico.

    O delineamento pedaggico do Modellus admite que o computador uma

    ferramenta cognitiva, mas no substitui habilidades humanas de alta ordem, ou seja,

    admite-se que o Modellus auxilia na aprendizagem, mas que a inteligncia, emoo,

    cultura, poesia e arte residem no usurio, no no software.

    A explorao desse tipo de modelo faz com que o estudante se questione

    constantemente sobre os efeitos de suas aes sobre os resultados gerados pelo modelo

    computacional. Este raciocnio causal subjacente servir como pano de fundo para a

    promoo da interatividade. O aluno pode interagir totalmente com o seu modelo,

    podendo reconstru-lo tantas vezes quanto lhe for necessrio para a produo de

    resultados que lhe sejam satisfatrios.

    importante destacar a participao efetiva do professor para fins de

    auxlio nos termos tcnicos de operao do software como nas dvidas sobre Fsica ou

    matemtica na construo do modelo. Deve-se destacar que a elaborao das atividades

    so de carter complementar s aulas tradicionais, e no com a finalidade de substitu-

    las (ARAJO et al, 2004).

    Deve-se ter muito cuidado com o uso das tecnologias no ensino de Fsica

    pois no devem ser a nica ferramenta educacional utilizada pelo professor, pois apesar

    do louvvel interesse pela inovao e atualizao dos velhos mtodos, muitos relatos do

    uso destes recursos no vm acompanhados por uma avaliao criteriosa de suas

    contribuies ao processo de aprendizagem do aluno.

    Certamente as potencialidades da modelagem computacional podem ser

    aproveitadas em outros diferentes contextos onde a natureza dinmica de determinados

    fenmenos fsicos precisem ser explicadas, possibilitando ao aluno perceber que o

    estudo destes no se resume a uma mera aplicao de frmulas.

  • 28

    3. Materiais e mtodos

    A proposta desse trabalho consiste no desenvolvimento de um mtodo mais

    dinmico em sala de aula ou em laboratrio, de abordagens sobre os movimentos dos

    corpos em queda livre, atravs do uso de tecnologias disponveis, nesse caso o software

    de modelagem Modellus, onde os alunos possam participar efetivamente na construo

    dos modelos tericos propostos em sala de aula.

    3.1 Descrio terica do fenmeno fsico

    O modelo matemtico descrito abaixo o modelo frequentemente utilizado

    por professores no ensino bsico, o qual descreve o comportamento de uma partcula em

    movimento de queda livre ao longo de um eixo vertical (y) em funo do tempo (t).

    O movimento ao longo da vertical uniformemente variado tendo a

    acelerao como sendo a acelerao da gravidade ( - g ), assim sendo a velocidade vy

    dada pela equao diferencial:

    ( 1 )

    Utilizando-se de tcnicas de integrao, tem-se:

    ( 2 )

    Integrando-se ambos os lados da equao 2, tem-se:

    ( 3 )

    Deve-se impor as condies iniciais do experimento atravs das equaes

    abaixo:

    ( 4 )

  • 29

    Como a acelerao da gravidade uma constante, pode-se retira-la da

    integral, portanto tem-se:

    ( 5 )

    Aplicando-se as condies iniciais da equao 4, determina-se os limites de

    integrao da equao 5 e tem-se:

    ( 6 )

    Resolve-se as integrais da equao 6, encontrando-se assim a equao

    horria da velocidade:

    ( 7 )

    Para determinar a equao horria do espao do movimento ao longo do

    eixo y, deve-se resolver a equao diferencial abaixo:

    ( 8 )

    Utilizando-se de tcnicas de integrao, tem-se:

    ( 9 )

    Integrando-se ambos os lados da equao 2, tem-se:

    ( 10 )

  • 30

    Deve-se impor as condies iniciais do experimento atravs das equaes

    abaixo:

    ( 11 )

    Aplicando-se as condies iniciais da equao 11, determina-se os limites

    de integrao da equao 10 e substituindo a equao 7 na equao 10, tem-se:

    Integrando-se nas respectivas variveis, tem-se:

    Portanto, tem-se:

    ( 12 )

    Utilizando-se das equaes 7 e 12 deduzidas acima na tela modelo e as

    condies iniciais do experimento nas telas condies iniciais e controlo indicadas na

    Figura 1, inicia-se a construo do modelo matemtico para o fenmeno de movimento

    de queda livre de uma partcula, desprezando-se a resistncia do ar.

    Utilizando-se as ferramentas da tela animao indicada na Figura 2, cria-se a

    interface grfica de visualizao do fenmeno fsico e seus respectivos resultados

    grficos em funo do tempo, tendo-se com isso a possibilidade de anlise do

    movimento de acordo com os dados inseridos no ato da montagem do modelo

    matemtico a ser estudado.

  • 31

    Figura 1 - Tela do modellus indicando o modelo matemtico de uma partcula em

    movimento de queda livre, suas condies iniciais e o controle da varivel tempo.

    Figura 2 - Tela do modellus indicando animao do experimento de queda livre de

    uma partcula e seus respectivos grficos de espao e velocidade em funo da

    varivel tempo.

  • 32

    3.2 Aplicao da proposta e mtodo de avaliao

    Como mtodo de aplicao e avaliao, realizou-se como primeiro

    momento uma aula tradicional, utilizando-se dos recursos do livro texto, quadro branco,

    e aplicou-se uma avaliao analtico-descritiva sobre o assunto ministrado que se

    encontra no Anexo I o qual foi respondido logo aps a aula .

    Como segundo momento do processo, com a aplicao do recurso didtico

    proposto no escopo do trabalho, como atividade experimental com grau de

    direcionamento na utilizao de novas tecnologias, aliada ao formalismo matemtico, e

    aplicou-se uma avaliao analtico-descritiva que se encontra no Anexo II - sobre o

    assunto ministrado em laboratrio ou sala de aula.

    Aps a aplicao dos procedimentos acima citados, comparou-se os

    resultados das avaliaes nas duas etapas dos procedimentos analisando assim os

    resultados obtidos e avaliando o grau de crescimento no processo de ensino-

    aprendizagem.

    Finalmente aplicou-se um questionrio de avaliao do uso do Modellus

    como recurso didtico no ensino de Fsica, que se encontra no Anexo III.

    3.2.1 Descrio do ambiente da pesquisa

    Para a aplicao da proposta, utilizou-se alunos das turmas de 8 ano do

    colgio Dom Felipe, escola da rede privada de ensino fundamental, localizada avenida

    Independncia, n1652, no bairro Quintino Cunha, na cidade de Fortaleza-Ce, que tem

    como proposta o ensino de Fsica nas sries terminais do ensino fundamental.

    A escola conta com um laboratrio de informtica onde foram realizadas as

    aulas com o uso do recurso do Modellus e os alunos do 8 ano tiveram a oportunidade

    de construir os seus prprios modelos do fenmeno de queda livre. Foi utilizada uma

    amostra de 20 alunos de um total de 25 alunos do 8 ano A do ensino fundamental para

    realizarmos o trabalho proposto na seo 3.2.

  • 33

    4. Resultados e discusses

    Com a aplicao da metodologia citada na seo 3.2 deste trabalho,

    coletaram-se os dados dos questionrios aplicados em cada momento do experimento

    que teve como amostragem vinte alunos do 8 ano do ensino fundamental.

    Aps a realizao da aula utilizando os instrumentos tradicionais em sala de

    aula, como pincel, quadro branco e o livro didtico, como forma de avaliao foi

    aplicado o questionrio do Anexo I sobre o tpico da aula, movimento vertical no

    vcuo, mais especificamente, queda livre.

    Nota-se no grfico da Figura 3, que nesse primeiro momento uma grande

    parte da amostra dos alunos apresentaram um pequeno nmero de acertos, ou seja, 25%

    acertaram somente uma questo das cinco questes propostas e 20% acertaram somente

    duas questes das cinco questes propostas.

    Os nveis mdios de acerto foram 30% que acertaram trs questes e 20%

    que acertaram quatro questes. Apenas um aluno que equivale a 5% da amostra teve

    100% de aproveitamento acertando todas as questes propostas.

    No primeiro momento da pesquisa se tem um resultado de 45% da amostra

    com nveis de acertos entre uma e duas questes, que mostra um baixo nvel de

    compreenso do contedo ministrado em sala de aula.

    Figura 3 Percentual do nmero de acertos por nmero de alunos por acerto.

    0%

    5%

    10%

    15%

    20%

    25%

    30%

    N de Alunos (%)

    01 Questo

    02 Questes

    03 questes

    04 Questes

    05 Questes

  • 34

    No segundo momento da pesquisa em que foi utilizado o recurso

    computacional do Modellus, os alunos tiveram a oportunidade de participar de forma

    ativa da aula, atravs da produo da modelagem e simulao de queda livre de uma

    partcula no vcuo com base no formalismo matemtico das equaes necessrias para

    formularmos o modelo a ser simulado. Aps a aula ser ministrada foi aplicado o

    questionrio do Anexo II tambm sobre conhecimentos do fenmeno de queda livre.

    Nota-se que nesta etapa do trabalho tem-se uma diminuio significativa do

    nmero de alunos que acertaram apenas uma e duas questes, que no primeiro momento

    foi de 25% da amostra para o acerto de uma questo e decresceu para 5% e de 20% da

    amostra para o acerto de duas questes que decresceu para 15%.

    Nota-se tambm que o nvel de acerto de trs questes se manteve em 30%

    da amostra, mas ouve um aumento bastante significativo dos alunos que acertaram

    quatro questes do questionrio que no primeiro momento foi de apenas 20% da

    amostra e cresceu para 45% sendo que o nvel de acertos de 100% das questes

    propostas se manteve em 5%, como mostrado no grfico da Figura 4.

    Figura 4 - Percentual do nmero de acertos por nmero de alunos por acerto.

    Ao final do segundo momento da pesquisa realizamos um questionrio

    sobre a importncia do uso das simulaes no ensino de Fsica cujo contedo localiza-se

    no Anexo III.

    0%

    5%

    10%

    15%

    20%

    25%

    30%

    35%

    40%

    45%

    N de Alunos (%)

    01 Questo

    02 Questes

    03 Questes

    04 Questes

    05 Questes

  • 35

    Na questo 01 que tratava da opinio dos alunos sobre a aprendizagem dos

    contedos de Fsica com as aulas ministradas da maneira tradicionalmente utilizada, os

    alunos mostram nos resultados que mais fcil da maneira tradicional pelo fato da

    grande maioria nunca ter tido contato com tal ferramenta computacional como veremos

    nos dados colhidos relacionados questo 03, sendo que 60% da amostra avaliam ser

    mais fcil da maneira tradicional, 30% nem fcil, nem difcil e apenas 5% avaliam ser

    difcil e 5% no v aplicao na forma tradicional de ensino de Fsica, dados estes

    mostrados no grfico da Figura 5.

    Figura 5 - Percentual da opinio dos alunos sobre os contedos de Fsica ministrados

    diariamente da forma tradicional.

    Na questo 02 as evidncias do potencial de envolvimento que a ferramenta

    computacional exerce sobre os alunos so mostradas em suas respostas, que a partir do

    momento que eles comeam a aprender a utilizar a ferramenta de maneira correta,

    desmistificando o processo, os contedos so assimilados de maneira mais fcil.

    Os dados colhidos na questo 02 mostram que 45% da amostra responderam

    que a ferramenta computacional facilita a compreenso dos assuntos ministrados e 40%

    da amostra concorda que influencia positivamente na aprendizagem, 10% avalia que

    no facilita a compreenso e 5% da amostra avalia que no influencia no aprendizado,

    como mostrado no grfico da figura 6.

    0%

    10%

    20%

    30%

    40%

    50%

    60%

    70%

    N de alunos (%)

    Mais fceis

    Mais difceis

    Nem fcil, nem difcil

    Sem aplicao

  • 36

    0%

    10%

    20%

    30%

    40%

    50%

    60%

    70%

    80%

    90%

    100%

    N de alunos (%)

    Sim

    No

    Figura 6 - Percentual da opinio dos alunos sobre o uso do computador como

    ferramenta para o ensino de Fsica.

    Na questo 03 fica explcita a falta de intimidade dos alunos com a

    ferramenta computacional em sala de aula, pois 95% da amostra afirma nunca ter

    utilizado o computador como ferramenta para o ensino de Fsica e apenas 5% j havia

    utilizado de alguma forma o recurso em sala de aula, como mostrado no grfico da

    Figura 7.

    Figura 7 - Percentual do nmero de alunos que j utilizaram recursos computacionais no

    ensino de Fsica.

    0%

    5%

    10%

    15%

    20%

    25%

    30%

    35%

    40%

    45%

    N de alunos(%)

    Facilita a compreenso

    No facilita

    No influencia no aprendizado

    Influencia positivamente no aprendizado

  • 37

    Os resultados colhidos na questo 4 mostram que os alunos admitem que as

    simulaes melhoraram ou melhoraram muito seus conhecimentos sobre queda livre.

    25% concordam que melhoraram, 40% afirmam que melhoraram muito, 25% afirmam

    que melhoraram pouco e apenas 10% afirma que no houve melhora em seus

    conhecimentos como mostrado na Tabela 6 e na Figura 8.

    Figura 8 - Percentual da opinio dos alunos sobre as melhorias na aprendizagem dos

    contedos de queda livre, com os recursos das simulaes.

    Os resultados da questo 5 evidenciam que os alunos sentem a necessidade

    do uso de novas tecnologias como ferramenta pedaggica complementar no ensino de

    Fsica, pois os computadores fazem parte de suas vidas cotidianas, apesar das

    dificuldades iniciais no manuseio com o Modellus.

    A grande maioria dos alunos, o que equivale a 90% da amostra,

    responderam que as simulaes deveriam ser mais utilizadas em sala de aula, e apenas

    10% responderam que no deveria ser utilizada, como mostrado no grfico da Figura 9.

    0%

    5%

    10%

    15%

    20%

    25%

    30%

    35%

    40%

    N de alunos (%)

    Melhorou

    Melhorou muito

    Melhorou pouco

    No melhorou

  • 38

    0%

    10%

    20%

    30%

    40%

    50%

    60%

    70%

    80%

    N de alunos (%)

    No importante

    Importante

    Pouco importante

    Muito importante

    Figura 9 - Percentual do nmero de alunos que gostariam que as simulaes fossem

    mais utilizadas nas aulas de Fsica.

    As respostas da questo 06 mostram a certeza dos alunos em que a escola

    deve dispor do laboratrio de informtica como ferramenta pedaggica no ensino de

    Fsica, onde podero realizar pesquisas, experimentos e simulaes como forma de

    complemento s aulas tradicionais.

    O grfico da Figura 10 mostra que a grande maioria avalia ser importante ou

    muito importante a utilizao do laboratrio de informtica nas aulas de Fsica, 20% da

    amostra avalia ser importante e 70% da amostra avalia ser muito importante.

    Figura 10 - Percentual da opinio dos alunos sobre a importncia da escola dispor de um

    laboratrio de informtica para pesquisas, experimentos e simulaes em Fsica.

    0%

    10%

    20%

    30%

    40%

    50%

    60%

    70%

    80%

    90%

    N de alunos (%)

    Sim

    No

  • 39

    5. Consideraes finais

    de extrema importncia que os docente libertem-se dos paradigmas

    estabelecidos durante anos pelo ensino tradicional de forma a adequar-se e utilizar-se

    das ferramentas para a obteno de melhores resultados em sala de aula. Desta forma,

    necessrio que haja uma melhor formao dos docentes no intuito de capacitar-se na

    utilizao desses recursos didticos.

    Durante todo o perodo de realizao deste trabalho em sala de aula e no

    laboratrio foi notrio o envolvimento dos alunos com os colegas, trocando idias sobre

    o programa, sobre as simulaes uns dos outros, de maneira que a aula tornou-se alm

    de mais dinmica, mais interativa, mesmo com as dificuldades iniciais acerca do

    manuseio do programa.

    A aplicao das simulaes fizeram despertar nos alunos uma viso mais

    crtica sobre o fenmeno que foi estudado, dando-lhes uma verdadeira viso Fsica do

    acontecimento em vez de uma matematizao jogada para que eles decorem sem que

    haja um entendimento mais concreto.

    Os resultados mostrados na seo 4 mostram uma aprovao entre 70% e

    90% dos alunos envolvidos na pesquisa, fato este que deve estimular os profissionais de

    ensino de Fsica a repensar sua prtica pedaggica, adicionando dinamismo ao

    formalismo matemtico e libertando os alunos para um novo mundo cientfico.

    de extrema importncia que os profissionais da educao tenham uma

    viso cada vez mais contempornea dos recursos pedaggicos em ensino de Fsica,

    desenvolvendo projetos que venham contribuir de forma positiva para o

    engrandecimento do processo de ensino aprendizagem, seja com a utilizao de recursos

    tecnolgicos ou outra forma alternativa de recursos que contribua para o enriquecimento

    das aulas ministradas.

    Despertar no aluno uma viso diferenciada da Fsica um grande desafio,

    que pode ser vencido com a utilizao de modelos e situaes reais, prticos e

    vivenciais do aluno, mostrando uma Fsica no dogmtica, mas sim contempornea.

  • 40

    6. Referncias bibliogrficas

    ANGOTTI, J.A.P.Desafios para a formao presencial e a distncia do fsico

    educador. Revista Brasileira de Ensino de Fsica, v. 28. n. 2. p. 143-150.(2006).

    ARAJO, M.S.T.; ABIB, M.L.S.Atividades Experimentais no Ensino de Fsica:

    Diferentes Enfoques, Diferentes Finalidades. Revista Brasileira de Ensino de Fsica,

    vol. 25, n. 2, Junho, 2003.

    ARAJO,I.S.; VEIT,E.A.; MOREIRA,M.A. Atividades de modelagem computacional

    no auxlio interpretao de grficos de cinemtica. Revista Brasileira de Ensino de

    Fsica, vol. 26, n. 2, So Paulo, 2004.

    BARBOSA, A.C.C.; CARVALHAES, C.G.; COSTA, M.V.T.A computao numrica

    como ferramenta para o professor de fsica do ensino mdio. Revista Brasileira de

    Ensino de Fsica, v. 28, n. 2, p. 249 254 - (2006).

    BERNARDES, T.O.; BARBOSA, R.R.; Iachel, G.; NETO, A.B.; PINHEIRO, A.L.;

    Scalvi, R.M.F.Abordando o ensino de ptica atravs da construo de telescpios.

    Revista Brasileira de Ensino de Fsica, vol. 28, n. 3, p. 391-396, (2006).

    BORGES, Oto.Formao inicial de professores de Fsica: Formar mais! Formar

    melhor!. Revista Brasileira de Ensino de Fsica, v. 28. n. 2. p. 135-142.(2006).

    DAMSIO, F. ; STEFFANI, M.H.A fsica nas sries iniciais (2 a 5 ) do ensino

    fundamental: desenvolvimento e aplicao de um programa visando a qualificao de

    professores. Revista Brasileira de Ensino de Fsica, v. 30. n. 4, 4503.(2008).

    DONOSO, J.P.; TANNS, A.; GUIMARES, F.; FREITAS, T.C. A fsica do

    violino. Revista Brasileira de Ensino de Fsica, v. 30, n. 2, 2305 (2008).

  • 41

    GOBARA, S.T; GARCIA, J.R.B.As licenciaturas em fsica das universidades

    brasileiras: um diagnstico da formao inicial de professores de fsica. Revista

    Brasileira de Ensino de Fsica, v. 29. n. 4. p. 519-525.(2007).

    HONOR, D.C. Trabalho Monogrfico: Uso do Modellus como ferramenta facilitadora

    na aprendizagem de conceitos de lanamento oblquo.p. 29., Fortaleza, 2009.

    KAUAMURA, M.R.D. ; HOSOUME, Y.A contribuio da fsica para um novo ensino

    mdio. Fsica na Escola, v. 4, n. 2, 2003.

    MORAN, J.M. Mudar a forma de ensinar e de aprender com tecnologias: transformar

    as aulas em pesquisa e comunicao presencial. 1998.

    MOREIRA, M.A.Ensino de Fsica no Brasil: Retrospectiva e Perspectivas. Revista

    Brasileira de Ensino de Fsica, v. 22. n. 1, Maro,2000.

    PENA, F.L.A.Carta ao editor: Por que, apesar do grande avano da pesquisa

    acadmica sobre ensino de fsica no Brasil, ainda h pouca publicao dos resultados

    em sala de aula?. Revista Brasileira de Ensino de Fsica, vol. 26, n. 4, p. 293 295,

    (2004).

    PIRES, M.A.; VEIT, E.A.Tecnologias de informao e comunicao para ampliar e

    motivar o aprendizado de fsica no ensino mdio. Revista Brasileira de Ensino de

    Fsica, v. 28, n. 2, p. 241 248, (2006).

    REIS, N.T.O.; GARCIA, N.M.D.; SOUZA, P.N.; BALDESSAR, P.S.Anlise da

    dinmica de rotao de um satlite artificial: uma oficina pedaggica em educao

    espacial. Revista Brasileira de Ensino de Fsica, vol. 30, n. 1, 1401 (2008).

    REZENDE, F. ; OSTERMANN, F. ; FERRAZ, G.Ensino-aprendizagem de fsica no

    nvel mdio: o estado da arte da produo acadmica no sculo XXI . Revista

    Brasileira de Ensino de Fsica, v. 31, n. 1, 1402, (2009).

  • 42

    RICARDO, E.C. ; FREIRE, J.C.A.A concepo dos alunos sobre a fsica do ensino

    mdio: um estudo exploratrio. Revista Brasileira de Ensino de Fsica, v. 29, n. 2,

    p.251-266, (2007).

    ROCHA, J.F.M. O conceito de campo em sala de aula uma abordagem histrico-

    conceitual. Revista Brasileira de Ensino de Fsica, v. 31, n. 1, 1604 (2009).

    SCHROEDER, C.A importncia da fsica nas quatro primeiras sries do ensino

    fundamental. Revista Brasileira de Ensino de Fsica, v. 29. n. 1. p. 89-94.(2007).

    SISMANOGLU, B.N.; GERMANO, J.S.E.; AMORIM, J.; CAETANO, R.A utilizao

    da filmadora digital para o estudo do movimento dos corpos. Revista Brasileira de

    Ensino de Fsica, vol. 31, n. 1, 1501 (2009).

    VEIT, E.A.; TEODORO, V.D. Modelagem no ensino/Aprendizagem de fsica e os

    novos parmetros curriculares nacionais para o ensino mdio. Revista Brasileira de

    Ensino de Fsica, v. 24, n. 2, Junho, 2002.

    WERLANG, R.B.; SCHNEIDER, R.S.; SILVEIRA, F.L.Uma experincia de ensino

    de fsica com o uso de novas tecnologias no contexto de uma escola tcnica. Revista

    Brasileira de Ensino de Fsica, vol. 30, n. 1, 1503 (2008).

  • 43

    ANEXOS

  • 44

    Anexo I Questes para diagnosticar os conhecimentos sobre queda livre

    Questionrio sobre queda livre

    8 ano

    1 Questo - Que tipo de movimento observado no fenmeno de queda livre?

    2 Questo Que parmetro fsico produz mudana de velocidade no fenmeno de queda

    livre?

    3 Questo Qual o comportamento de um corpo que est em queda livre em um planeta

    que possui acelerao da gravidade maior que a da terra?

    4 Questo Qual o comportamento de um corpo que est em queda livre em um planeta

    que possui acelerao da gravidade menor que a da terra?

    5 Questo De acordo com o experimento de Galileu Galilei, o que acontece com dois

    corpos de massas diferentes que so soltos simultaneamente de uma determinada altura

    em relao ao solo, submetidos mesma acelerao da gravidade?

  • 45

    Anexo II Questes para diagnosticar os conhecimentos sobre queda livre aps

    aula com aplicao do Modellus

    Questionrio sobre queda livre

    8 ano

    1 Questo Que tipo de movimento observado no fenmeno de queda livre?

    2 Questo Quando definimos a trajetria com sentido positivo para cima, o que

    acontece com os sinais da acelerao da gravidade e da velocidade no movimento de

    queda livre?

    3 Questo Qual o comportamento de um corpo que est em queda livre em um planeta

    que possui acelerao da gravidade maior que a da terra?

    4 Questo Qual o comportamento de um corpo que est em queda livre em um planeta

    que possui acelerao da gravidade menor que a da terra?

    5 Questo Quando aumentamos ou diminumos o tempo de simulao o que acontece

    com os mdulos da velocidade e do espao percorrido pela partcula?

  • 46

    Anexo III - Questionrio sobre a importncia do uso do Modellus no ensino de

    Fsica no ensino fundamental

    Instrumento de avaliao metodolgica

    Fonte: Honor, D.C. Trabalho Monogrfico: Uso do Modellus como ferramenta

    facilitadora na aprendizagem de conceitos de lanamento oblquo.p. 29., Fortaleza,

    2009.

    Questionrio sobre o Modellus

    8 ANO

    1 Questo Na sua opinio, os mtodos utilizados diariamente em sala de aula

    tornam os contedos de Fsica:

    a) ( ) Mais fceis b) ( ) Mais difceis c) ( ) Nem fcil, nem difcil d) ( ) Sem aplicao

    2 Questo O que acha do uso do computador como ferramenta para o ensino de

    Fsica?

    a) ( ) Facilita a compreenso b) ( ) No facilita a compreenso c) ( ) No influencia na aprendizagem d) ( ) Influencia positivamente na aprendizagem

    3 Questo J havia sido utilizado o recurso computacional no ensino de Fsica?

    a) ( ) Sim b) ( ) No

    4 Questo Voc acha que as simulaes melhoraram seus conhecimentos em

    Fsica, principalmente sobre o fenmeno da queda livre?

    a) ( ) Melhorou b) ( ) Melhorou muito c) ( ) Melhorou pouco d) ( ) No melhorou

    5 Questo Gostaria que as simulaes fossem mais utilizadas nas aulas de Fsica?

    a) ( ) Sim b) ( ) No

    6 Questo Voc acha importante a escola dispor do laboratrio de informtica

    para pesquisas, experincias e simulaes em Fsica?

    a) ( ) No importante b) ( ) Importante c) ( ) Pouco importante

    d) ( ) Muito importante