PROPOSTA DE UEPS PARA ENSINAR RELATIVIDADE

PROPOSTA DE UEPS PARA ENSINAR RELATIVIDADE UTILIZANDO ANIMAÇÕES E O GAME A SLOWER SPEED OF LIGHT

Construída por Bruno Marconi Riboldi Reformulada por Claudineia de Oliveira Martins Objetivo: Facilitar a aquisição de significados de conceitos, de procedimentos e de aplicação básicos da teoria da Relatividade Restrita no Ensino Médio –

invariabilidade da velocidade da luz, contração do espaço, dilatação temporal, simultaneidade de eventos relativísticos, aberração relativística.

1) Situação inicial: Apresentar a UEPS e os métodos de avaliação para os alunos. Pedir para que os alunos respondam individualmente às duas questões apresentadas.

Questão 1: Quem foi Albert Einstein?

Questão 2: O que vocês sabem sobre a Teoria da Relatividade?

Discutir com os alunos o termo relatividade: procurar em um dicionário o significado da palavra relatividade e restrito e anotar no quadro a definição de ambas, negociando com os alunos quais as definições que se adequam à teoria da Relatividade Restrita. Verificar os conhecimentos prévios dos alunos sobre os conceitos de espaço e tempo por meio da questão 3.

Questão 3: O que você entende por espaço e tempo?

Questão 4: Por que a teoria desenvolvida por Einstein ficou conhecida por “Teoria da Relatividade Restrita” ?

Solicitar que os alunos construam um mapa conceitual sobre os assuntos tratados até o momento. Entregar o texto “Uma breve história da Teoria da Relatividade Restrita” (construído por Riboldi, 2015) e propor uma atividade de pesquisa em casa: o professor deve fazer uma breve consideração sobre o termo “restrita”, fa endo uma menção à teoria da Relatividade Geral que este ano teve a comprovação da existência das ondas gravitacionais previstas na teoria de Albert Einstein. Solicitar que os alunos

realizem como tarefa de casa uma pesquisa sobre a Relatividade Restrita, produzindo um resenha crítica sobre o material encontrado. Os alunos devem pesquisar as informações em sites, periódicos impressos ou online, livros, artigos de divulgação científica, enciclopédias virtuais, etc. Esta atividade terá uma duração de duas aulas.

2) Situação-problema inicial: Devolutiva dos mapas conceituais analisados e corrigidos pelo professor. Nesta etapa os alunos devem se reunir em duplas para jogarem o game “A Slower Speed of Light”, produ ido pelo MIT (Massachusetts Institute of Technology) e disponível no endereço virtual:

http://gamelab.mit.edu/games/a-slower-speed-of-light/. De princípio o professor

deve dispor um tempo para que os alunos tenham um primeiro contato com o jogo e aprendam os comandos. A partir do momento que os alunos estiverem familiarizados com o jogo o professor deve propor alguns questionamentos para os alunos. À medida que os alunos jogam, serão entrevistados pelo professor com o intuito de avaliar quais são as impressões e ideias que os alunos estão construindo sobre os efeitos relativísticos presentes no game. Esta atividade terá uma duração de três aulas. Enquanto os alunos jogam o game, devem responder às seguintes perguntas:

Questão 5: A velocidade da luz possui um valor máximo?

Questão 6: Por que quando nos movimentarmos, não percebemos os mesmos efeitos observados no jogo?

Questão 7: Quando quase todas as orbs foram coletadas, o que podemos visualizar quando o personagem se movimenta?

Questão 8: O que visualizamos quando coletamos todas as orbs?

Questão 9: O que enxergaríamos se pudéssemos viajar com a mesma velocidade de um raio de luz?

3) Aprofundamento do conteúdo 1 (conhecimento declarativo ou procedimental): Depois de analisadas e avaliadas as respostas dadas pelos alunos enquanto eles jogavam o game “A slower speed of light”, o professor deve propor para os alunos que estes trabalhem com três animações que tratam de fenômenos relativísticos: contração do comprimento, relógio de luz e simultaneidade de eventos, disponíveis em:

(http://profimaradigital.pbworks.com/w/page/35211631/Programas), nos itens 3, 15, 16 da seção de geografia. O professor deve disponibilizar duas aulas para que os alunos trabalhem com as animações e busquem explicações para os fenômenos observados no game utilizado. O professor deve atuar como mediador das discussões que os alunos promoverão enquanto fazem uso das animações citadas. O professor deve encorajar os alunos a compartilharem seus conhecimentos. Uma oportunidade para isto é pedir aos alunos que deduzam a expressão para a dilatação temporal a partir dos dados fornecidos na animação do “relógio de lu ”.

4) Nova situação-problema em maior nível de complexidade: No momento que o professor julgar mais adequado, pode propor que os alunos assistam um vídeo sobre o “Paradoxo dos Gêmeos”, disponível em:

(https://www.youtube.com/watch?v=Jw6McOwxfXs), e em seguida realizar a

seguinte pergunta:

Questão 10: Por que o tempo passou mais devagar para Bert ?

Utilizando os conhecimentos adquiridos durante a interação com o game e utilizando as animações, juntamente com o conhecimento compartilhado pelos colegas, os alunos devem propor uma explicação para o fenômeno apresentado no paradoxo.

5) Aprofundamento do conteúdo 2 (diferenciação progressiva): Ao final das atividades apresentadas no terceiro passo da UEPS o professor deverá sugerir uma aula dialogada em que os alunos, por meio da mediação do professor, devem discutir quais os fenômenos relativísticos que mais chamaram a atenção, bem como as suas explicações. Esta aula servirá como uma reconciliação integradora dos conceitos mais específicos em relação aos conceitos principais da UEPS, que seriam a dilatação temporal, a contração do espaço, a invariabilidade da velocidade da luz e o efeito da aberração relativística. Esta atividade terá a duração de uma aula expositiva-dialogada de aproximadamente 40 minutos.

6) Aula expositiva dialogada integradora final: Retomar todo o conteúdo da UEPS, principalmente, os envolvidos nas animações e no videojogo

(invariabilidade da velocidade da luz, simultaneidade, dilatação temporal, contração de Lorentz, aberração relativística). Dar um retorno aos estudantes sobre o processo de avaliação realizada anteriormente, sendo que esse retorno será efetuado a partir de uma discussão coletiva acerca das questões propostas na avaliação individual, sanando portanto, as lacunas que ficaram durante a exposição dos conceitos. Esta atividade ocupará duas aulas.

7) Avaliação da aprendizagem na UEPS: A avaliação da aprendizagem na UEPS será realizada ao longo da sua implementação por meio de avaliações formativas e de uma avaliação somativa individual. As avaliações formativas serão constituídas de trabalhos desenvolvidos pelos alunos, na aplicação de um questionário (pré-teste e pós-teste) nos quais serão avaliados o desenvolvimento de conhecimentos conceituais, procedimentais e de aplicação por parte dos estudantes. Já a avaliação somativa individual será constituída de dez questões abertas envolvendo os conceitos da UEPS (9.5 Prova), como a dilatação do tempo, contração do espaço, a invariabilidade da velocidade da luz e a deformação aparente de objetos relativísticos. Esta atividade ocupará uma aula.

8) Avaliação da própria UEPS: Consiste na análise qualitativa e quantitativa das evidências ou não de aprendizagem significativa dos conceitos propostos na UEPS. Além disso, pretende-se aplicar um questionário pós-aplicação da UEPS contendo seis questões objetivas e uma questão aberta, o qual será aplicado aos alunos na última aula prevista (9.2 Análise dos métodos e/ou das estratégias de ensino) com o objetivo de verificar a opinião dos estudantes sobre as estratégias de ensino utilizadas e a própria UEPS. Esta atividade ocupará uma aula.