A Sequência Didática apresentada neste trabalho tem como finalidade o estudo e a análise dos modelos do universo e as leis físicas neles utilizados. Para compreender a lógica desta sequência de ensino, elaboramos o planejamento abaixo.
Embasaremos este produto educacional num conjunto de oito (08) etapas, cada etapa com um único encontro, totalizando 08 encontros ou 08 aulas (cada uma de 50 minutos) com fundamentação teórica adequada ao nível médio, como encontrada em livros didáticos e em textos de referência da divulgação científica. Iniciaremos a primeira etapa ou aula com um questionário capaz de coletar os conhecimentos prévios dos discentes ou suas concepções espontâneas, para isso será solicitado aos mesmos a expressarem sua visão individual, sobre os vários itens desse estudo. Em seguida, serão formados grupos de alunos onde serão discutidas as respostas individuais para compor um novo conjunto de respostas do grupo. Na segunda etapa ou aula, os grupos apresentarão suas respostas para toda a turma, com suas justificativas. Na terceira etapa ou aula, teremos a apresentação de uma peça teatral pelos alunos com roteiro entregue pelo professor, roteiro que consta nesse produto, com a inclusão de uma sala de aula invertida, onde o aluno lecionará a teoria física ou modelo de universo do seu personagem. Na quarta etapa ou aula, é que teremos a primeira aula expositiva, pelo professor, sobre o tema gravitação universal. Na próxima etapa ou quinta aula, novamente uma aula expositiva dada pelo professor, continuando a ministra o assunto de gravitação universal. Na sexta etapa ou aula utilizaremos vários segmentos textuais contextualizados, cuidadosamente escolhidos de obras científicas, como apoio para esse momento. Pretendemos com esses textos mergulhar no contexto da estrutura e dinâmica do Universo, com base nos modelos de universo existentes. Na sétima etapa ou aula, a última aula expositiva dada pelo professor para fechar o assunto de gravitação universal. Finalmente, na oitava etapa ou última aula, à sistematização do conhecimento, trata-se da etapa final de avaliação com a reaplicação do questionário inicial,
acrescido de duas novas perguntas sobre a sequência didática utilizada e assim fechando a sequência com a resolução do questionário pelo professor para os alunos.
3.2 1ª ETAPA OU 1º ENCONTRO - AULA 01 - APLICAÇÃO DO QUESTIONÁRIO E FORMAÇÃO DE GRUPOS
Primeira aula: Um encontro de 50 minutos - Aplicação do Questionário e formação dos grupos.
Situação-Problema:
Responder um questionário sobre o tema e em seguida formação de grupos para conhecimentos das respostas individuais.
Objetivo:
Capturar do aluno e trazer para a escola, através do questionário, o pensamento do senso comum dos estudantes sobre a temática do universo.
Procedimentos metodológicos:
No começar deste primeiro encontro, cada aluno receberá individualmente um questionário com questões subjetivas e objetivas, buscando assim adquirir o conhecimento prévio dos estudantes sobre esse tema. O questionário consta de duas vias, sendo que umas das vias respondidas pelo aluno(a) será entregue ao professor e a outra permanecerá com o aluno para utilizar na sequência da atividade, discussão em grupo. Nossa sugestão é que esse questionário ou teste de sondagem, seja aplicado antes mesmo de falarmos qualquer coisa aos alunos sobre o tema, evitando assim influenciar as respostas dos alunos. No momento final desta primeira aula, o professor formará pequenos grupos na turma, de no máximo cinco alunos, aonde os alunos apresentarão suas respostas individuais aos demais membros do grupo. Questionário ou teste de sondagem:
1-Por que ao soltarmos um objeto aqui na Terra ele cai em direção ao solo? Isso é devido a que? Justifique.
2- Sabemos que na Lua não existe atmosfera, o que acontecerá com esse objeto ao ser solto na Lua da mesma altura que aqui na Terra, ele cairá? Isso é devido a que? Justifique.
3-Os filósofos gregos Aristóteles e Ptolomeu defendiam que a Terra estava no centro do universo e todos os planetas giravam em torno dela. Esse modelo de universo foi denominado de:
b) Heliocentrismo c) Big-Bang
d) Gravitação Universal
4- Na antiguidade existiam dois pensamentos conflitantes, um a favor do Sol em repouso no centro do universo, com a Terra e os outros planetas em movimento em torno dele, denominado Heliocentrismo. E um outro pensamento em que a Terra é que estaria em repouso, no centro do universo, com o Sol e os outros planetas em movimento em torno dela, denominado Geocentrismo. Em relação ao nosso sistema Solar, qual dos dois pensamentos, melhor representa a situação atual.
a) Geocentrismo, o Sol no centro b) Geocentrismo, a Terra no centro c) Heliocentrismo, o Sol no centro d) Heliocentrismo, a Terra no centro
5- Analise as proposições a seguir sobre as principais características dos modelos de sistemas astronômicos.
I. Sistema dos gregos: a Terra, os planetas, o Sol e as estrelas estavam incrustadas em esferas que giravam em torno da Lua.
II. Ptolomeu supunha que a Terra encontrasse no centro do Universo e os planetas moviam-se em círculos, cujos centros girava em torno da Terra.
III. Copérnico defendia a ideia de que o Sol estava em repouso no centro do sistema e que os planetas (inclusive a Terra) giravam em torno dele em órbitas circulares.
IV. Kepler defendia a ideia de que os planetas giravam em torno do Sol, descrevendo trajetórias elípticas, e o Sol estava situado em um dos focos dessas elipses.
Assinale a alternativa correta.
a) Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras b) Somente a afirmativa II é verdadeira.
c) Somente as afirmativas I e IV são verdadeiras. d) Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras.
6- Em 1609, Galileu Galilei, apontou um telescópio para o céu. Em comemoração aos quatrocentos anos desse feito, o ano de 2009 foi considerado pela ONU o Ano Internacional da Astronomia. Entre suas importantes observações astronômicas, Galileu descobriu que o planeta Júpiter tem satélites. Qual a importância histórica dessa descoberta?
b) Comprovou a veracidade da Lei da Gravitação Universal de Isaac Newton.
c) Existem corpos celestes que não orbitam a Terra, o que implica que a Terra poderia não ser o centro do Universo.
d) Existem corpos esféricos maiores que o Planeta Terra, o que implica que a Terra não é o único corpo sólido do Universo.
7- Na linha de uma tradição antiga, o astrônomo grego Ptolomeu (100-170 d. C.) afirmou a tese do geocentrismo, segundo a qual a Terra seria o centro do universo, sendo que o Sol, a Lua e os planetas girariam em seu redor em órbitas circulares. A teoria de Ptolomeu resolvia de modo razoável os problemas astronômicos da sua época.
Vários séculos mais tarde, o clérigo e astrônomo polonês Nicolau Copérnico (1473- 1543), ao encontrar inexatidões na teoria de Ptolomeu, formulou a teoria do heliocentrismo, segundo a qual o Sol deveria ser considerado o centro do universo, com a Terra, a Lua e os planetas girando circularmente em torno dele. Por fim, o astrônomo e matemático alemão Johannes Kepler (1571-1630), depois de estudar o planeta Marte por cerca de trinta anos, verificou que a sua órbita é elíptica. Esse resultado generalizou-se para os demais planetas.
A respeito dos estudiosos citados no texto, é correto afirmar que
a) Copérnico desenvolveu a teoria do heliocentrismo inspirado no contexto político do Rei Sol.
b) Kepler apresentou uma teoria científica que, graças aos métodos aplicados, pôde ser testada e generalizada.
c) Copérnico viveu em uma época em que a pesquisa científica era livre e amplamente incentivada pelas autoridades.
d) Kepler estudou o planeta Marte para atender às necessidades de expansão econômica e científica da Alemanha.
8- Um satélite espacial encontra-se em órbita em torno da Terra e, no seu interior, existe uma caneta flutuando. Essa flutuação ocorre porque:
a) há vácuo dentro do satélite;
b) a aceleração da gravidade local é nula;
c) a aceleração da gravidade, mesmo não sendo nula, é desprezível; d) ambos, o satélite espacial e a caneta encontram-se em queda livre;
9-Sobre a trajetória elíptica realizada pela Terra em torno do Sol, conforme ilustração abaixo, é correto afirmar que:
a) a força pela qual a Terra atrai o Sol tem o mesmo módulo da força pela qual o Sol atrai a Terra.
b) o sistema mostrado na figura representa o modelo geocêntrico.
c) o período de evolução da Terra em torno do Sol é de aproximadamente 24 horas. d) a velocidade de órbita do planeta Terra independe da sua posição em relação ao Sol 10- Leia atentamente o texto seguinte:
Entre 10 e 20 bilhões de anos atrás, sucedeu o Big Bang, o acontecimento que deu origem ao nosso Universo. Toda a matéria e toda a energia que atualmente se encontram no Universo estavam concentradas, com densidade extremamente elevada (superior a 5 × 1016 kg.m –3) – uma espécie de ovo cósmico, reminiscente dos mitos da criação de muitas culturas – talvez num ponto matemático, sem quaisquer dimensões. Nessa titânica explosão cósmica, o Universo iniciou uma expansão que nunca mais cessou. À medida que o espaço se estendia, a matéria e a energia do Universo expandiam-se com ele e resfriavam-se rapidamente. A radiação da bola de fogo cósmica que então, como agora, enchia o Universo, varria o espectro eletromagnético, desde os raios gama e os raios X à luz ultravioleta e, passando pelo arco-íris das cores do espectro visível, até as regiões de infravermelhos e das ondas de rádio. O Universo estava cheio de radiação e de matéria, constituída inicialmente por hidrogênio e hélio, formados a partir das partículas elementares da densa bola de fogo primitiva. Dentro das galáxias nascentes, havia nuvens muito mais pequenas, que simultaneamente sofriam o colapso gravitacional; as temperaturas interiores tornavam-se muito elevadas, iniciavam-se reações termonucleares e aparecerá nas primeiras estrelas.
As jovens estrelas quentes e maciças evoluíram rapidamente, gastando descuidadamente o seu capital de hidrogênio combustível, terminando em breve as suas vidas em brilhantes explosões – supernovas – e devolvendo as cinzas termonucleares – hélio, carbono, oxigênio e elementos mais pesados – ao gás interestelar, para subsequentes gerações de estrelas. O afastamento das galáxias é uma prova da ocorrência do Big Bang, mas não é a única. Uma prova independente deriva da radiação de micro-ondas de fundo, detectada com absoluta uniformidade em todas as direções do Cosmos, com a intensidade
que atualmente seria de esperar para a radiação, agora substancialmente resfriada, do Big Bang.
De acordo com o texto, selecione a alternativa correta. a) A densidade do Universo tem aumentado.
b) Os primeiros elementos que se formaram foram o hidrogênio e oxigênio. c) O Universo foi muito mais frio no passado.
d) São provas da ocorrência do Big Bang: a expansão do Universo e a detecção da radiação cósmica de fundo.
3.3 2ª ETAPA OU 2º ENCONTRO - AULA 02 – DISCUSSÃO EM GRUPO E APRESENTAÇÃO PARA A TURMA
Segunda Aula: Um encontro de 50 minutos – Discussão em grupo para um gabarito final do grupo e apresentação para a turma.
Procedimentos metodológicos:
Após a apresentação das respostas individuais dos alunos ao seu grupo, que foi a etapa final da aula passada. O grupo passará a discutir essas respostas e apresentará um único gabarito do grupo, do questionário inicial, que será entregue uma cópia ao professor (gabarito do grupo). Caso um grupo não chegue a um consenso nas respostas, poderá apresentar essas divergências para a turma.
Neste mesmo intervalo de tempo acima, recomendamos ao professor analisar as respostas individuais dos alunos, caso ainda não tenha feito. Na segunda parte os grupos socializarão suas respostas ao questionário para a conhecimento da turma, coordenado pelo professor. No final desse segundo encontro, o professor repassará um roteiro de uma peça teatral para toda a turma, já escolhendo os alunos que irão representar essa peça.
3.4 3ª ETAPA OU 3º ENCONTRO - AULA 03 – APRESENTAÇÃO DA PEÇA TEATRAL – SALA DE AULA INVERTIDA
Terceira Aula: Um encontro de 50 minutos – Uma apresentação teatral com sala invertida.
Os alunos apresentarão uma encenação teatral com roteiro pré-estabelecido pelo professor. O aluno também pesquisará o conteúdo físico envolvido no seu roteiro para passar o assunto para a turma (sala invertida).
Procedimentos metodológicos:
Verificado o desempenho dos alunos no processo de discussão em grupos, o professor entregará um roteiro de uma peça teatral, escolhendo os alunos para essa representação, que deve ser feita em função do bom desempenho dos alunos em sala de aula.
Em vez da peça teatral o professor poderá escolher os alunos para representar os personagens da sua própria carteira escolar, simplesmente fazendo a leitura, em voz alta, do seu personagem, de acordo com o roteiro entregue a cada um.
Este roteiro deve ser entregue aos alunos no final da segunda aula para uma leitura em casa. Finalmente após a peça teatral o professor poderá fazer uma síntese da defesa usada pelo personagem Galileu, as perguntas feitas pelo personagem Aristóteles.