Atendendo ao requisito básico do Mestrado Profissional que é a apresentação de um Produto Educacional, o professor/mestrando elaborou, em parceria com o seu orientador, um Material Instrucional (MI) que teve como base os pressupostos teóricos da Aprendizagem Significativa.
Cabe salientar que o livro texto de Física adotado pelos professores em todas as aulas pela EAMES é o: FÍSICA - Volume Único de Gaspar (2002). O livro do Gaspar (2002) foi elaborado para ser utilizado em qualquer escola do Ensino Médio, ele não traz exemplos de situações físicas e nem exercícios ligados ao contexto naval. O livro texto de Física adotado na Escola foi utilizado pelos professores nas aulas para as turmas regulares, bem como para os alunos das quatro turmas do Apoio Escolar (incluindo a turma do Grupo Controle).
O MI elaborado é dividido em cinco tópicos: O primeiro tópico aborda de forma geral, as Grandezas Físicas, o Sistema Internacional de Unidades e a Notação Científica. O segundo, com a intenção de exemplificar a presença dos conceitos da Física no contexto naval, apresenta e discute situações por meio da apresentação de um texto e da exibição de um vídeo. O terceiro tópico inicia com uma discussão sobre a importância do estudo da Mecânica para a explicação de conceitos relacionados ao movimento e ao repouso dos corpos. O quarto tópico apresenta o conceito de força e o seu caráter vetorial. O quinto e último tópico apresenta as equações do movimento dos corpos.O MI desenvolvido está disponível no Apêndice Fdesta dissertação.
Para a elaboração e organização dos conteúdos presentes no MI, levou-se em consideração os princípios e estratégias da TAS descritos na seção 2.1: Discussão Fenomenológica, Diferenciação Progressiva, Reconciliação Integradora e Consolidação/Negociação de Significados. Corroborando com os princípios e estratégias apresentados pela TAS, também se utilizou no MI, para a promoção da predisposição do aluno para aprender determinado conteúdo, as quatro sugestões práticas apresentadas no trabalho de Bzuneck (2010).
Como característica, o MI procura apresentar o conteúdo de forma contextualizada, abordando-o com situações extraídas do cotidiano naval, mostrando aos alunos a importância do novo conhecimento por meio da apresentação de situações-problema estimulantes, com características de desafios, e utilizando os “embelezamentos motivacionais” nos Recursos Instrucionais. Além disso, durante a realização das atividades presentes no MI procurou-se dar feedback aos alunos (positivos e negativos) seguindo as orientações de Bzuneck (2010).
Seguindo as orientações dos aspectos sequenciais (passos) propostos por Moreira (2011d) para construção de uma UEPS, o MI elaborado é composto por diversas Perguntas que envolviam situações-problema. O uso dessas Perguntas é uma estratégia para fomentar discussões com a turma e possibilitar o processo de Negociação de Significado.
As situações-problema são apresentadas no MI, num nível introdutório, buscando discutir o conteúdo relacionado ao movimento dos corpos a partir do geral para o específico. Além disso, buscam mostrar para os alunos a importância de se estudar a Mecânica, procurando deixar claro para que serve o conteúdo proposto e como ele será utilizado no seu dia a dia. Servem também para a introdução do conhecimento sobre o que se pretende ensinar.
Além do uso de situações-problema, ao longo do MI foram apresentados sete Experimentos Demonstrativos, em seções intituladas “USANDO O EXPERIMENTO COM O PROFESSOR...”. Antes de cada Experimento o MI apresentava uma breve descrição por meio de um roteiro sobre o fenômeno a ser abordado e os passos para que o aluno possa desenvolver a atividade.
Para facilitar a construção dos Experimentos presentes no MI, foram utilizados materiais de baixo custo, tais como: Dinamômetro e pedaço de madeira, imã e clip de papel (p. 41
do MI); pente de cabelo e pedaços de papel (p. 42 do MI); Submarino construído de garrafa PET (p. 50 do MI); experimento que permite constatar a existência da força de empuxo utilizando também o Dinamômetro e pote de vidro contendo parafusos (p. 51 do MI).
Os Experimentos Demonstrativos visam possibilitar aos alunos destacar as semelhanças e diferenças relativas às situações e conteúdos já trabalhados, resolvendo inconsistências, integrando significados, fazendo superordenações, possibilitando, assim, o processo da Reconciliação Integradora.
O MI é composto também por seções intituladas “USANDO A TECNOLOGIA COM O PROFESSOR...” (p. 54 do MI) que são constituídas de uma Simulação Computacional com
Applets2, e visam apresentar os conceitos num nível mais alto de complexidade,
conectando-os com os aspectos mais específicos do conteúdo.
O Applet utilizado no MI foi desenvolvido pelo Núcleo de Construção de Objetos de Aprendizagem (NOA) da Universidade Federal da Paraíba e está disponível na internet no site http://www.fisica.ufpb.br/~romero/objetosaprendizagem/.
A utilização do Applet simulando o movimento vertical e horizontal de um submarino busca possibilitar que o aluno visualize melhor as forças que atuam no submarino. Além disso, a tela do simulador apresenta outros indicadores de conceitos físicos que foram trabalhados em sala de aula, tais como: os valores da pressão, profundidade, aceleração e velocidade vertical do submarino em cada situação proposta.
Como estratégia para promover a predisposição do aluno em aprender os novos conceitos, o MI também apresenta o texto: “Os Submarinos Brasileiros, de 1914 até os dias de hoje”, e o vídeo: “Os dez melhores submarinos de Guerra” (p. 15 do MI), que mostra a utilização da Física no cotidiano dos alunos e, ainda, possibilita que os alunos identifiquem alguns conceitos físicos apresentados nesses recursos. Além de buscar promover a predisposição, os vídeos e textos visavam aproximar ainda mais os alunos da EAMES das situações presentes no cotidiano naval, bem como a reconhecerem a importância do conhecimento científico para a promoção da evolução tecnológica.
2Os Applets são softwares de pequeno porte que podem ser executados através de navegadores de internet, tais como, Firefox, Internet Explorer ou Chrome, entre outros, disponíveis, gratuitamente, na rede mundial de computadores (internet).
A utilização desses materiais introdutórios antes da apresentação do novo conhecimento pode, também, servir para aqueles alunos que não possuem conhecimentos prévios relevantes como um Organizador Prévio. Isto pode possibilitar que esses alunos reconheçam a importância do conteúdo relevante presente no MI, tendo uma visão mais geral, em um nível mais alto de abstração do novo material de aprendizagem.
Em todos os passos seguidos para organização do MI, procurou-se diversificar os Recursos Instrucionais utilizados, privilegiando o questionamento em relação às respostas prontas e estimulando o diálogo e a crítica.
Visando ampliar a discussão dos conteúdos e exemplificar o assunto estudado, foram incluídos exercícios resolvidos ao longo do MI. Ao final de cada tópico, foi apresentada uma seção intitulada “FAXINANDO A FÍSICA” 3 contendo exercícios para que o aluno
pudesse resolvê-los fora ou dentro do ambiente de sala de aula. É importante salientar que a maioria dos exercícios apresentados procurava relacionar a aplicação dos novos conceitos apresentados com as situações presentes no cotidiano naval.
Após a abordagem dos conceitos presentes nas Leis de Newton, os alunos da Turma Experimental e os demais alunos da EAMES foram submetidos a uma Avaliação Somativa Individual (Pós-Teste). Essa avaliação abordava além do conteúdo presente no MI (até a seção 4), outros conteúdos presentes no currículo de Física (como atrito, trabalho, potência, energia) proposto pela Diretoria de Ensino da Marinha e que não foram contemplados no material elaborado.
Como a data da primeira Avaliação de Física (Pós-Teste) é definida pelo SOE e estava próxima, não foi possível ministrar para os alunos do grupo Experimental o restante do conteúdo (seção 5) presente no MI. Sendo assim, o conteúdo abordado nesta seção não será utilizado na análise dos dados desta dissertação.
O oitavo e último passos estão relacionados à avaliação do desempenho dos alunos. Para Moreira (2011d), o sucesso da UEPS está vinculado ao fornecimento de evidências de Aprendizagem Significativa, que pode ser medida pela capacidade dos alunos de: captar, explicar e de aplicar o conhecimento envolvendo novas situações-problema. Como esse é
3 Essa expressão “FAXINANDO” é um termo muito utilizado no ambiente de Marinha e faz parte da linguagem utilizada a bordo dos navios, estando relacionada ao ato de trabalhar, fazer uma atividade, uma limpeza.
processo progressivo e o professor/mestrando enfatizou ao longo da aplicação do MI as evidências da AS e não os comportamentos finais.
Após a elaboração do MI que apresenta o conteúdo dos movimentos dos corpos de forma contextualizada, abordando situações extraídas do cotidiano naval, de forma estimulante, com características de desafios, mostrando aos alunos a importância desse novo conhecimento e promovendo o uso dos “embelezamentos motivacionais” nos Recursos Instrucionais o professor/mestrando iniciou a aplicação do material para os alunos do Grupo Experimental.
3.7 - A Aplicação do Material Instrucional
Antes da aplicação do MI realizou-se uma verificação dos conteúdos principais da Mecânica, bem como dos objetivos e tempos destinado às aulas presentes no currículo da EAMES para a aplicação do mesmo, apresentado no Quadro 3.1.
Quadro 3.1: Detalhamento do conteúdo de Mecânica do currículo adotado pela EAMES.
Subunidades Conteúdos principais Objetivos principais de aula Tempo
(h) 1.1 e 1.2 - Grandezas Físicas e Fundamentais; - Movimento, repouso, sistema de referência, trajetória e ponto Material.
- Definir as grandezas físicas e grandezas fundamentais;
- Conceituar movimento, repouso, sistema de referência, trajetória e ponto material.
2
1.3 - Velocidade Média. - Resolver problemas envolvendo velocidade média. 2
1.4 - Movimento retilíneo uniforme.
- Conceituar Movimento Retilíneo Uniforme (MRU);
- Relacionar esse movimento com movimentos que possuem comportamento semelhante na vida naval.
2
1.5 - Unidades de espaço, tempo e velocidade.
- Usar corretamente as unidades de espaço, tempo e velocidade.
- Resolver problemas envolvendo conversões de unidade, incluindo as unidades de origem inglesa, bastante utilizadas na vida naval.
- Relacionar as unidades de medida com os instrumentos de medida utilizados na vida naval.
2
1.6 - Aceleração de um corpo. - Conceituar aceleração 2
1.7 - Movimento retilíneo uniformemente variado
- Conceituar Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV);
- Resolver problemas sobre MRUV;
- Relacionar esse movimento com movimentos que possuem comportamento semelhante na vida naval.
Quadro 3.1: Detalhamento do conteúdo de Mecânica do currículo adotado pela EAMES.
(Continuação)
Subunidades Conteúdos principais Objetivos principais de aula Tempo
(h)
1.8 - Força: Elementos de uma força e unidades de força
- Conceituar Força;
- Compreender a natureza vetorial da grandeza física força bem como suas principais operações.
1
1.9 - Sistema de forças: Resultante de um sistema de forças
- Conceituar força resultante;
- Resolver problemas sobre força resultante. 1
1.10 - As três leis de NEWTON
- Enunciar as três leis de Newton; - Interpretar as três leis de Newton
- Resolver problemas sobre as leis de Newton; - Relacionar as três leis de Newton com as
máquinas simples utilizadas na marinha como elevadores mecânicos e sistemas de polias.
1
Total de aulas: 17
Fonte: Do Autor.
A verificação desses conteúdos possibilitou a elaboração do Plano de Ensino apresentado no Quadro 3.2.
Quadro 3.2: Plano de Ensino.
ESCOLA DE APRENDIZES-MARINHEIROS DO ESPÍRITO SANTO PLANO DE ENSINO
Professor: Rogério Oliveira Silva Turma: Turma de Apoio Escolar da EAMES Tema: Conceitos Básicos de Mecânica.
PROBLEMATITIZAÇÃO: Qual a importância do estudo dos movimentos dos corpos para os alunos do curso de Formação de Marinheiros da Marinha do Brasil?
CONTEÚDO:
- Grandezas Físicas, Sistema Internacional de Unidades e Notação Científica; - Introdução ao Estudo da Mecânica:
- Conceito de Partícula ou Ponto Material;
- Conceitos de Movimento, Trajetória, Referencial, Posição; - Conceito de Velocidade e de Velocidade Média;
- Conceito de Aceleração. - Introdução ao Conceito de Força:
- Conceito de Força; - Segunda Lei de Newton; - Primeira Lei de Newton; - Terceira Lei de Newton. - As Equações do Movimento:
- Movimento Retilíneo Uniforme
Quadro 3.2: Plano de Ensino.
(Continuação)
OBJETIVOS CONCEITUAIS:
- Grandezas Físicas, Sistema Internacional de Unidades e Notação Científica; - Identificar a importância das medidas e de suas respectivas unidades;
- Caracterizar algumas Grandezas Físicas presentes Sistema Internacional de Unidades; - Definir Notação Científica demonstrando a sua utilidade na Física.
- Conceituar medida e Grandeza Física. - Introdução ao Estudo da Mecânica:
- Ressaltar a importância do estudo da Mecânica para a explicação dos conceitos de Movimento e Repouso dos corpos, citando algumas situações do cotidiano naval; - Conceituar Partícula/Ponto Material, Movimento, Repouso, Referencial, Sistema de
Referência, Trajetória, Posição, Velocidade e Aceleração;
- Compreender a importância do conhecimento da posição, velocidade e aceleração de um corpo.
- Introdução ao Conceito de Força:
- Definir o conceito de Força e compreender seu caráter vetorial. - Compreender o conceito de Soma de Forças.
- Verificar, através de um experimento com garrafa Pet, quais são as condições necessárias para que um submarino afunde ou flutue em um líquido.
- As Equações do Movimento:
- Definir o Movimento Retilíneo Uniforme;
- Definir o Movimento Retilíneo Uniformemente Variado; - Apresentar as equações horárias do MRU e MRUV; - Apresentar a Equação de Torricelli.
PROCEDIMENTOS:
- Realizar os experimentos;
- Coletar informações para análise, por meio das respostas dos alunos ás questões presentes no MI;
ESTRATÉGIAS:
- Aplicação de Pré e Pós-Teste (Avaliação Somativa Individual);
- Levantamento do conhecimento prévio dos alunos sobre o tema por meio de Mapas Conceituais;
- Discussões: orais e coletivas;
- Utilização de vídeos, textos, experimentos e simulações; - Confecção de mapas conceituais;
RECURSOS MATERIAIS:
- Unidade de Ensino potencialmente Significativa; - Experimentos;
- Data-show; e - Quadro branco. AVALIAÇÃO:
- Análise dos Mapas Conceitual Inicial e Final; - Análise das respostas dos alunos no MI;
- Avaliação Somativa Individual contendo todo o conteúdo de Mecânica. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
O Material Instrucional elaborado para a introdução ao Estudo dos Movimentos dos corpos. Fonte: Do Autor.
Em paralelo ao Plano de Ensino (Quadro 3.3), foi elaborado também um cronograma indicando o material utilizado, os procedimentos adotados e o tempo de aula destinado para realização de cada atividade.
Quadro 3.3: Atividades realizadas, utilizando o MI, na disciplina Física no grupo experimento. Aula Texto Vídeo Material Utilizado Simulação Experimentos Atividades e procedimentos
1 - - - - Distribuição e apresentação do MI.
2 e 3 “O Sistema Internacional
de Unidades”. - - -
Leitura do texto;
Discussão do assunto em grande grupo;
Realização dos exercícios.
3 e 4 - - - -
Revisão do assunto da aula anterior com resolução de exercícios;
Introdução ao Mapa Conceitual; Realização de um MC sobre o “Navio”;
Apresentação do MC sobre o “Navio” por cinco alunos da turma; Realização do MC sobre O
“Movimento dos Corpos”.
4 e 5 - “Os dez melhores submarinos do Mundo”. - -
Revisão da aula anterior com comentários dos MC elaborados; Exibição do Vídeo e comentários sobre o vídeo;
Introdução ao Estudo dos Movimentos: conceitos de
partícula, movimento e referencial.
6 e 7 - - - -
Revisão da aula anterior; Introdução dos conceitos de velocidade, velocidade média e aceleração;
8 e 9 - - - -
Apresentação e discussão em grande grupo do MC sobre o Movimento dos corpos elaborado pelo professore/orientador. 10 e 11 - - - Força Gravitacional; Força Magnética Força Elétrica. Conceito de força;
Realização dos experimentos;
12 e 13 - - Simulação no movimento do submarino NOA. Submarino de Garrafa Pet; Força de Empuxo.
Operações com grandezas Vetoriais;
Realização dos experimentos; Apresentação do Simulador NOA.
14 e 15 - - Simulação no movimento do submarino NOA. Força de Empuxo.
Revisão da aula anterior; Realização, novamente, do experimento;
Realização da simulação NOA.
15 e 16 - - Simulação no movimento do submarino NOA. Movimento de um bloco sendo arrastado numa mesa preso por fio a um recipiente; Movimento de uma esfera quando a soma de forças tende a um valor nulo!
Realização de uma revisão da aula anterior por meio do simulador; Realização do experimento relativo à Segunda lei de Newton;
Retornamos ao simulador para exemplificar essa situação; Apresentamos a segunda experiência para demonstrar melhor a ideia da Primeira lei de Newton;
17 - - - O movimento dos alunos sobre
Skates.
Revisão da descrição do movimento e da Primeira e Segunda Lei de Newton; Apresentação do experimento relativo à Terceira Lei de Newton;
18 - - - - Realização do MC final.
Tendo em mãos o Plano de Ensino, o Cronograma e o MI, iniciou-se a sua aplicação. Para o desenvolvimento do trabalho em sala de aula, cada aluno do Grupo Experimental recebeu uma cópia integral do Material Instrucional elaborado.
No primeiro encontro foi apresentado aos alunos o MI e realizado um breve resumo da Teoria da Aprendizagem Significativa que foi utilizada como referencial para a elaboração do Material. Além disso, foi mostrado como o MI está estruturado, relatando os tópicos a serem abordados e as atividades propostas ao longo de cada seção.
Após a apresentação, na aula seguinte foi introduzido o conteúdo de Grandezas Físicas, do Sistema Internacional de Unidades e de Notação Cientifica. Esse conteúdo faz parte do Sumário de Física proposto pela Diretoria de Ensino da Marinha e por esse motivo foi contemplado na parte inicial do MI.
No terceiro encontro, foi realizada uma apresentação para os alunos utilizando o data- show sobre o conceito de Mapa Conceitual. Baseada na proposta de Ferracioli (2007), essa apresentação continha orientações e um passo a passo de como construir um Mapa Conceitual (MC). Em seguida, a título de exercício, os alunos foram convidados a realizarem um Mapa Conceitual sobre o conceito de “Navio”. Após a confecção desses MC, cinco alunos foram convidados a fazerem uma apresentação oral dos seus mapas para toda a turma. Essa apresentação foi mediada pelo professor e seguida por uma discussão com o grande grupo sobre o tema em questão.
Essa atividade inicial possibilitou que os alunos percebessem como os mapas realizados pelos seus colegas de turma são diferentes uns dos outros, e, além disso, como cada um deles aborda os mesmos conceitos de maneiras distintas. Ao longo dessa aula o professor fez várias intervenções e comentários a respeito da estruturação e dos conceitos presentes nos mapas construídos.
Terminado a apresentação inicial, os alunos foram convidados a elaborarem outro Mapa sobre o entendimento do conceito de movimento, sendo denominado no trabalho em questão de Mapa Conceitual Inicial. Os conceitos presentes no Mapa Inicial possibilitaram avaliar os significados que os alunos atribuem aos conceitos relevantes relacionados ao movimento dos corpos, sendo de extrema importância para a Avaliação e para a busca da Aprendizagem Significativa dos tópicos específicos abordados no MI.
Além dos Mapas Conceituais, ao longo das aulas o professor/mestrando procurou levar o aluno por meio das Perguntas contidas no MI a discutir o novo conhecimento. Essas discussões em consonância com o passo dois para elaboração de uma UEPS (Moreira, 2011d) possibilitavam aos alunos externalizar os significados dos conceitos abordados, aceitos ou não no contexto da matéria de ensino e o processo da Negociação de Significados. Em seguida, retomando as características mais relevantes, o conteúdo proposto era apresentado.
A título de informação de como essa estratégia foi utilizada, após a exibição do vídeo “Os dez melhores submarinos de Guerra” (p.15), os alunos foram solicitados a responderem, individualmente, a seguinte pergunta:
P1: “Após assistir ao vídeo, você seria capaz de identificar alguns conceitos de Física, relacionado à construção e ao funcionamento dos submarinos? Caso responda que sim, escreva o nome desses conceitos no espaço abaixo”.
Após ser dado um tempo para responderem essa pergunta no espaço indicado no MI, os alunos foram convidados a falar para toda a turma, quais os conceitos físicos presentes no vídeo que foram identificados por ele. Esse momento possibilitou uma discussão entre os alunos em torno dos conceitos físicos relevantes presentes no Recurso Instrucional, permitindo também o processo de interação social. Segundo Moreira (2011b, p.92), “Essa interação implica um mínimo de duas pessoas intercambiando significados; implica também certo grau de reciprocidade e bidirecionalidade entre os participantes desse intercâmbio [...]”.
Além do vídeo citado, foi solicitado que os alunos assistissem, no horário daRecreação (horário livre), a dois filmes: “20.000 Léguas Submarinas” e “Caçada ao Outubro Vermelho”. Esses dois filmes foram disponibilizados aos alunos, em DVD. Caso necessário, os filmes poderiam ser alocados pelos alunos na videoteca da Biblioteca da EAMES. Após assistirem aos dois filmes, foi solicitado aos alunos que escrevessem a sua opinião sobre a importância do estudo da Física na construção, operação e manutenção dos submarinos e, ainda, para a sua atuação como futuro Marinheiro. Essa atividade também foi realizada fora do horário de aula.
Cabe ressaltar que no início de todas as aulas, o professor/mestrando fazia uma revisão do conteúdo abordado na aula anterior, por meio de uma explanação oral ou por meio
de perguntas direcionadas aos alunos, chamando a atenção para os aspectos mais