A Atividade Investigativa Big Bang

Na terceira atividade investigativa, a Questão Aberta intitulada Big Bang, um texto contendo algumas informações acerca dos primórdios da Evolução do Universo foi fornecido aos alunos, como apresentado na figura 19. Nessa atividade, que se caracterizou por uma Questão Aberta, com base no texto fornecido na questão e nas aulas ministradas os estudantes deveriam, a partir do problema proposto, refletir e debater com o grupo os conceitos relacionados à possível origem e formação de tudo que existe no Cosmos, correlacionando o modelo cosmológico do Big Bang, sem a interação e manipulação de qualquer aparato experimental ou utilização de ferramental matemático.

Mesmo exigindo somente o trabalho mental e argumentativo foi admirável o envolvimento dos alunos e a curiosidade acerca do tema durante o desenvolvimento desta atividade. Acredito que a familiaridade com a expressão Big Bang – que é a mais utilizada para fazer menção ao modelo que descreve o início do Universo – tenha estimulado a vontade dos alunos pelo entendimento dos processos

decorrentes da formação do Universo e de outros conceitos que a ele estavam associados.

FIGURA 19 - Apresentação da Atividade Investigativa de Questão Aberta Big Bang

A classificação das respostas apresentadas pelos grupos para solução da problemática proposta seguiu os mesmos parâmetros de classificação quanto aos

Questão 1

A teoria do Big Bang - que descreve os primeiros momentos do Universo - presume que o Universo iniciou a partir de um estado extremamente quente e denso, em que toda a matéria e toda a radiação estavam contidas num espaço infinitamente pequeno. A rápida expansão que iniciou o surgimento do universo lembra muito uma explosão, mas na verdade não foi uma explosão que ocorreu em um ponto do espaço, e sim a geração de espaço em todos os pontos, que se expandem com o tempo.

Fonte: http://www.das.inpe.br/ciaa/cd/HTML/cosmologia/7_2.htm. Acessado em 19/11/2014.

Antes mesmo do primeiro segundo após o Big Bang, a temperatura estava extremamente alta, por volta de 100 trilhões de Kelvins, e como a temperatura é a medida da energia média das partículas, e esta é proporcional à matéria do Universo, de uma forma simplificada, ao dobrar o tamanho do Universo, sua temperatura média caiu pela metade. Isto é, com a expansão, o Universo foi se resfriando tornando possível a união das partículas e a formação dos primeiros átomos.

A formação do universo, como o conhecemos, passou por várias Eras e até que fosse possível se formar o primeiro átomo, passaram-se aproximadamente 300 mil anos após o Big Bang. A partir desse momento houve primeiramente a formação de estrelas (200 milhões de anos após o Big Bang) para depois se formarem as primeiras galáxias (500 milhões de anos após o Big Bang). O Sistema Solar teve início 8,7 bilhões de anos após o Big Bang e o planeta Terra logo depois, 9,2 bilhões após o Big Bang.

Como vocês explicariam, tomando como base o que aprendemos nas últimas aulas, o enorme tempo que foi necessário para a formação do primeiro átomo, e a partir deste, a formação de tudo que compõe o Universo? Faça um breve texto expondo as ideias do grupo a respeito desse tema.

 Analisem calmamente o problema.

níveis de generalização apresentados na sistematização dos conceitos para elaboração da resposta ao problema, utilizados nas atividades investigativas anteriores.

Em nossas análises, as soluções classificadas como corretas foram aquelas em que os estudantes, apresentaram articulação dos conceitos co-subordinados ao associar a expansão do Universo e o longo tempo necessário para seu resfriamento, que consequentemente possibilitou a formação e união das partículas elementares, que posteriormente constituiriam os átomos e elementos que hoje conhecemos.

Na tabela 07, apresentamos os dados gerais de classificação para as respostas dos alunos ao problema dessa atividade, dentre das categorias estabelecidas anteriormente:

TABELA 07 - Classificação para as soluções apresentadas na atividade de Questão Aberta Big Bang

SOLUÇÃO DO PROBLEMA:ATIVIDADE DE QUESTÃO ABERTA –BIG BANG

Turmas 2V1 2V2 2V3 2V4 2V5 Grupos G 10 1 G 10 2 G 10 3 G 10 4 G 20 1 G 20 2 G 20 3 G 20 4 G 20 5 G 30 1 G 30 2 G 30 3 G 30 4 G 30 5 G 40 1 G 40 2 G 40 3 G 40 4 G 40 5 G 50 1 G 50 2 G 50 3 G 50 4 G 5 05 Categoria P P P I P P P P P C P C C C P C C C P C P C C C

A seguir apresentamos a conclusão do grupo G402, da turma 2V4, classificada como correta que em sua redação estruturou de forma articulada e sistematizada não somente elementos associados ao texto da fornecido na atividade, mas também conceitos científicos debatidos nas aulas durante o desenvolvimento da intervenção, de forma lógica e coerente.

“Após o Big Bang, havia apenas radiação, e conforme o Universo se expandia a energia térmica foi se dissipando (cada vez que o Universo dobrava de tamanho a energia térmica diminuía pela metade), partículas

elementares foram se formando. Se formaram bósons, elétrons, pósitrons e neutrinos. Com o decréscimo energético, quarks se formaram

e a partir da união deles (união dos mesmos quarks Up e Down) se formaram os prótons e nêutrons. E com uma dissipação ainda maior de energia (Universo continua se expandindo) se formaram átomos simples, de

hidrogênio e a partir dos átomos de hidrogênio, todos os elementos se

formaram. Ainda hoje o Universo se expande aceleradamente, o que nos leva a procurar o que seriam a matéria e energia escura que ainda são desconhecidos.” (Conclusão do grupo G402).

Primeiramente, o grupo apresenta os conceitos co-subordinados estruturantes dentro do processo de formação das partículas elementares, sistematizando os conceitos de radiação, quarks, bósons, elétrons, pósitrons, neutrinos, átomos e hidrogênio, que dentro da história térmica do Universo estruturam a formação dos elementos que o constituem. Em seguida, menciona os conceitos co-subordinados que relacionam a expansão contínua e acelerada do Universo, expondo os conceitos de matéria e energia escuras. Neste grupo, um dos integrantes, o Aluno 408 se mostrou curioso e interessado pelo tema, em todas as aulas trazia questionamentos pertinentes enriquecendo as discussões nas aulas expositivo-dialogadas e nas atividades com o grupo.

Os alunos do grupo demonstram em suas respostas a compreensão do processo de expansão e resfriamento para formação das partículas elementares e sua associação para formação de tudo que existe hoje no Cosmos. Ao compreender esse processo, o grupo apresenta em sua resposta para conclusão da problemática inicial conceitos com alto nível de generalização na estrutura sistematicamente articulada para enunciar os conceitos co-subordinados matéria escura e energia escura, ligados – de acordo dom as discussões mais atuais na área – ao processo expansão acelerada do Universo.

Ao observar o delineamento da redação explicativa da conclusão apresentada pelo grupo, verificamos indícios de apropriação dos conceitos utilizados pela professora para estabelecer a estrutura explicativa necessária para expor em sala de aula a história térmica do Universo a partir do Big Bang durante as aulas expositivo- dialogadas em sala de aula. Fato que evidencia a importância dos processos mediacionais estabelecidos pela professora no desenvolvimento das atividades, possibilitando maior interação e envolvimento dos alunos em seu processo de aprendizagem para que sejam produzidos nessa interação novos sentidos à medida que se apropriam desses novos conceitos.

Já as respostas que foram classificadas como parcialmente corretas se restringiram àquelas em que os estudantes articularam as informações de forma coerente, contudo apenas utilizaram elementos fornecidos pelo texto, apresentando a resposta de forma incompleta. Como é possível observar em algumas respostas, transcritas abaixo.

“Após o Big Bang, a temperatura estava extremamente alta, então, precisava-se que a temperatura diminuísse, que o universo resfriasse, e assim os primeiros átomos surgiram, 300mil anos após o Big Bang. A partir daí houve a formação das estrelas, 200 milhões de anos após a explosão, depois formaram-se as galáxias, 500 milhões de anos após o Big Bang. O Sistema Solar se iniciou 8,7 bilhões de anos após e o nosso planeta 9,2 bilhões de anos após o Big Bang. Com a expansão do

Universo ele foi se resfriando tornando possível a união das partículas e assim formando tudo que existe hoje.” (Conclusão do grupo G102) “O Big Bang foi uma grande expansão que descreve os primeiros momentos do Universo. A temperatura estava extremamente alta, então a única coisa que surgiu foi o fóton. Com o passar do tempo o universo foi esfriando e

formando novas partículas como bósons, quarks, elétron e muito tempo depois o primeiro átomo, formação de estrelas, as primeiras galáxias. Isso tudo só foi possível com a queda da temperatura.”

(Conclusão do grupo G201)

Nessas respostas é possível observar que os dois grupos apresentam um nível intermediário de generalização dos conceitos subordinados relacionados ao processo de formação do Universo, ao apresentarem uma articulação parcialmente sistematizada na construção de sua conclusão quando utilizam expressões carregadas de conceitos cotidianos e com reprodução dos elementos usados no enunciado da questão.

Apenas o grupo G104, da turma 2V1, teve sua resposta classificada como incorreta por apresentar na integra a reprodução de elementos do enunciado de forma desarticulada e incoerente, além de trazer conceitos equivocados, do ponto de vista cientifico escolar.

“Foi necessário o resfriamento das partículas para se formar os primeiros átomos, ou seja, precisava que elas ficassem mais juntas (aglomeradas), para a formação das primeiras estrelas, galáxias e até mesmo nosso planeta, e para a formação dos elementos citados acima foi necessário um tempo de resfriamento, ou seja, para chegar até onde estamos foi necessário 13,7 bilhões de anos.” (Conclusão do grupo G104)

A resposta foi apresentada de forma confusa, sem correlacionar a expansão do Universo como fator responsável pelo resfriamento, e a motivação da “junção” das partículas. Além de não apresentar e articular os dados fornecidos no texto para justificar as afirmações, o que evidencia o não entendimento da problemática envolvida na atividade, configurando um baixo nível de generalização dos conceitos associados.

Na Figura 20 apresentamos uma visão geral da frequência dos dados obtidos a partir da análise das três atividades propostas. Através do gráfico é possível afirmar que, de uma maneira geral, houve uma relativa diminuição das respostas classificadas como incorretas e um considerável aumento das respostas classificadas como corretas, o que pode evidenciar a produção de novos significados e a evolução na construção do conhecimento conceitual dos estudantes ao longo de toda a intervenção.

FIGURA 20 - Gráfico com visão geral das atividades investigativas segundo análises relacionadas à dimensão conceitual de aprendizagem

Isto posto, consideramos por meio das análises e evidências apresentadas acima, que de uma forma geral houve um bom desempenho dos grupos na resolução das atividades investigativas, no que tange a aprendizagem, apropriação e tomada de consciência dos conceitos científicos envolvidos nas atividades propostas.

4.2 A APRENDIZAGEM SEGUNDO AS DIMENSÕES PROCEDIMENTAL E