MNPEF
Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física
POSSÍVEIS INTERVENÇÕES POTENCIALMENTE SIGNIGICATIVAS EM ENSINO DE ÓTICA COM MATEIRIAIS ALTERNATIVOS
Marcos Antônio Martins de Oliveira
Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Ensino de Física - Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física, ofertado pela Sociedade Brasileira de Física em parceria com a Universidade Federal do Acre, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Ensino de Física.
Orientador: Prof. Dr. George Chaves da Silva Valadares
RIO BRANCO, AC, MAIO de 2021.
POSSÍVEIS INTERVENÇÕES POTENCIALMENTE SIGNIGICATIVAS EM ENSINO DE ÓTICA COM MATEIRIAIS ALTERNATIVOS
Marcos Antônio Martins de Oliveira
Orientador: Prof. Dr. George Chaves da Silva Valadares
Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Ensino de Física - Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física, ofertado pela Sociedade Brasileira de Física em parceria com a Universidade Federal do Acre, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Ensino de Física.
Aprovada por:
Dr. Nome do Membro da Banca
Dr. Nome do Membro da Banca
Dr. Nome do Membro da Banca
RIO BRANCO, AC, MAIO de 2021.
DEDICATÓRIA
Dedico todo trabalho ao criador, fonte de toda vida e sabedoria.
“O conhecimento humano é construído; a aprendizagem significativa subjaz essa construção.”
J. D. Novak
“ Aprendi o silêncio com os faladores, a tolerância com os intolerantes, a bondade com os maldosos; e, por estranho que pareça, sou grato a esses professores”.
Khalil Gibran
“A primeira fase do saber é amar os nossos professores.”
Erasmo de Roterdã
AGRADECIMENTOS
Aos professores e funcionários do Departamento de Física da UFAC, em especial: ao Dr.
Antônio Romero da Costa Pinheiro, Dr. Eduardo de Abreu Paula, Dr
a.Bianca Martins Santos, Dr
a.Esperanza Lucila Hernandez Angulo, Dr. Marcelo Castanheira da Silva, Mestre Mário Luiz de Oliveira, Dr. Luiz Gustavo de Almeida, Dr. Jorge Luiz Lopes Aguilar, por suas valiosas e prestimosas contribuições para minha formação profissional
Aos meus queridos e amados pais, Geraldo M. De Oliveira e Francelina J. De Oliveira, pela dedicação e amor
Aos meus irmãos queridos Sérgio M. De Oliveira, Gildo M. De Oliveira e Tarsicio M. De Oliveira, Marly M. de Oliveira, Lúcia M. de Oliveira e Marlene M. de Oliveira
A minha amada e querida esposa Maria Ideone H. Do Nascimento, pela sua força, virtude, zelo e compreensão em minhas ausências.
Ao meu estimado tio Sebastião Cavalcante, pelo exemplo de vida e sabedoria.
Aos meus filhos: Marcos Vinícios de Oliveira, Cecília Holanda M. De Oliveira e Andressa Holanda Do Nascimento, que nos momentos difíceis, souberam compreender minhas ausências.
Aos meus queridos cunhados Cleiton H. Do Nascimento, Cristiano H. Do Nascimento, Glória H. Do Nascimento, Salete H. Do Nascimento, Greice H. Do Nascimento, e em especial; meu cunhado Gesiel H. Do Nascimento, pelas leituras e sugestões das primeiras redações e também pelo incentivo em momentos difíceis.
E principalmente ao meu estimado amigo e mestre, professor-orientador, Dr. George Chaves
da Silva Valadares, pelos ensinamentos, pelo apoio, pela amizade, pelas horas dedicadas a
minha formação e também pelos vários momentos, sempre agradáveis, ao longo desses dois
anos.
RESUMO
POSSÍVEIS INTERVENÇÕES POTENCIALMENTE SIGNIGICATIVAS EM ENSINO DE ÓTICA COM MATEIRIAIS ALTERNATIVOS
Marcos A M de Oliveira
Orientador: Dr. George C da S Valadares
Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física no Curso de Mestrado Nacional Profissional de Ensino de Física (MNPEF), como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Ensino de Física.
Nesta proposta, sugerimos um percurso metodológico, alicerçado na Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, na qual utilizamos materiais alternativos de fácil aquisição, buscando assim, oferecer dispositivos potencialmente significativos em ensino de Ótica por meio da confecção de “kits” artesanais de baixo custo. Apresentamos um conjunto de aparatos experimentais de fácil execução e uma sequência que poderá ser aplicada, testada, redimensionada, dependendo da realidade da escola, podendo ser de ensino médio em período integral ou de turno único, procurando atender as necessidades dos educandos, respeitando os currículos bem como o projeto político da Instituição de Ensino. Um dos aspectos da proposta é fornecer ao educando, uma possibilidade de perceber em tempo real, alguns fenômenos, tais como: propagação de raios e ondas, formação de imagens e sombras, reflexão e refração luz bem como difração e interferência. Dessa maneira prima-se por aspectos perceptíveis de fenômenos que possam se tornar critérios objetivos para as subjetividades presentes nas formalizações que cada aprendiz venha realizar sobre o fato observado.
Palavras-Chaves: Ótica, Aprendizagem Significativa, Fenômenos.
ABSTRACT
POSSIBLE POTENTIALLY SIGNIFICANT INTERVENTIONS IN TEACHING OPTICS WITH ALTERNATIVE MATERIALS
Marcos A M de Oliveira
Orientador: Dr. George C da S Valadares
Master´s thesis submetted to the Post Graduate Program in Physics Teaching (MNPEF), as part of the necessary requirements to obtain the Master´s Degree in Physics Education.
In this proposal, we suggest a methodological course, based on David Ausubel's Theory of Significant Learning, in which we use rudimentary tools, thus seeking to offer potentially significant devices in optical teaching through the production of low cost and handmade kits.
We present a set of experimental apparatus of easy execution and a sequence that can be applied, tested, resized, depending on the reality of the teacher / school, as well as the students' needs, respecting the curricula, as well as the political project of the Teaching Institution. One of the aspects of the proposal is to provide the educated with a possibility to perceive in real time some phenomena such as propagation of rays and waves, formation of images and shadows, reflection and light refraction as well as diffraction and interference. In this way, perceptible aspects of phenomena that can become objective criteria for the subjectivities present in the formalizations that each learner will perform on the observed fact is emphasized.
Keywords: Optics, Significant Learning, Phenomena.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1-Mapa conceitual com formas e tipos de aprendizagem significativa. ... 36
Figura 2-Mapa Conceitual da Aprendizagem Significativa ... 38
Figura 3: Radiações Eletromagnéticas no Cotidiano ... 39
Figura 4 - Radiações Nucleares Corpuscular ... 40
Figura 5 Experimento de Produção e Detecção Hertz ... 41
Figura 6: Espectro Eletromagnético de Maxwell ... 42
Figura 7-Propagação de Ondas Planas ... 54
Figura 8: Representação de Onda Eletromagnética com Campos Vetoriais ... 55
Figura 9: Incidência Oblíqua de Onda Plana Monocromática ... 57
Figura 10: Propagação de Vetores após Reflexão e Refração ... 58
Figura 11:Gráfico da Intensidade Resultante para Amplitudes Iguais ... 64
Figura 12: Gráfico da Intensidade Resultante para Amplitudes Diferentes ... 64
Figura 13: Soma Geométrica com Intensidades Diferentes ... 65
Figura 14: Experimento da Dupla Fenda de Young ... 66
Figura 15:Gráfico da Ilustração do Experimento de Dupla Fenda ... 68
Figura 16: Soma de Fasores ... 69
Figura 17: Difração de Onda Plana ... 71
Figura 18: Propagação de Frentes de Ondas Planas ... 71
Figura 19: Ilustração do Princípio de Huygens ... 72
Figura 20 - Princípio de Huygens na Difração ... 72
Figura 21: Representação dos Limites de Difração de Fraunhofer e Fresnel ... 73
Figura 22: Superfícies de Kirchhoff na Difração ... 74
Figura 23: Representação da Difração de Fraunhofer ... 79
Figura 24 - Ilustração Simplificada da Difração de Fraunhofer ... 81
Figura 25: Gráfico da Amplitude de Onda Normalizada para a Difração ... 82
Figura 26: Gráfico da Intensidade de Onda Normalizada para a Difração ... 83
Figura 27: Guia de Ondas de Secção Circular ... 85
Figura 28: Guia de Onda em Forma de Planos Paralelos ... 85
Figura 29: Guia de Ondas de Secção Retangular ... 86
Figura 30- Guia de Onda Mono Modo Degrau ... 86
Figura 31- Estrutura Interna de Um Cabo de Fibra Ótica ... 87
Figura 32- Dimensões dos Núcleos ... 87
Figura 33- a) Refração da Luz b) Ângulo Limite c) Reflexão Interna Total ... 88
Figura 34- Raio de Luz dentro do Núcleo ... 88
Figura 35- Abertura Numérica NA ... 89
Figura 36 - Atenuação em Cabo de Fibra Ótica ... 90
Figura 37-Ilustração do Modo TE ... 93
Figura 38- Dispersão da Luz ... 135
Figura 39-Fenômenos em Ótica A) Difração da Luz B) Propagação, refração e reflexão de um raio de luz ... 138
Figura 40-Feixes de Luz A) Divergente B) Paralelos ... 139
Figura 41-Meios de Propagação da Luz A) Bastão Translúcido de Silicone B) Lâminas e Prismas de Vidro Transparentes C) Placa de Vidro Translúcido D) Placa de Vidro Liso Transparente. ... 140
Figura 42- Propagação Reta da Luz A) Raios no Ar B) Raios no Vidro C) Raios na Água D) Raios Refletidos ... 141
Figura 43- Princípio da Independência dos Raios ... 142
Figura 44-Princípio da Independência A) Feixes Cônicos Divergentes Independentes B) Feixes Cônicos Divergentes Independentes ... 142
Figura 45- Raios Reversos ... 143
Figura 46- Aplicação do Princípio da Reversibilidade ... 143
Figura 47- Ilustração do Eclipse Lunar ... 144
Figura 48- Formação e Projeção de Sombras de Corpos Extensos A) Esfera B) Palito 144 Figura 49- Cone de Sombra ... 145
Figura 50- Esquema da Formação de Imagem em Câmara de Orifício ... 146
Figura 51- - Reflexão da Luz A) Reflexão Especular B) Reflexão em Vidro Transparente ...147
Figura 52- Ilustração da Reflexão Difusa ... 147
Figura 53- Reflexão Especular da Luz A) Imagem formada por Reflexão B) Reflexão Regular de Raios ... 148
Figura 54- Raios Coplanares ... 149
Figura 55- Aplicação da Segunda Lei: Igualdade Angular ... 150
Figura 56- Formação de Imagem Virtual ... 151
Figura 57- Imagens formadas por Dois Espelhos Planos. A) Imagens Formadas para
Ângulo de 90 graus ... 152
Figura 58- Ilustração Esquemática da Formação das Imagens... 152
Figura 59- Ilustração da Translação de Espelho ... 153
Figura 60- Imagem por Refração... 155
Figura 61- Refração Regular da Luz. A) - Refração em Prisma B) Refração em Óleo C) Refração em Água ... 156
Figura 62-Ilustração da Refração ... 157
Figura 63- Ângulos de Refração. A) Refração em Prisma B) Refração em Óleo ... 158
Figura 64- Refração e Ângulo Limite... 158
Figura 65- Ângulo Limite e Reflexão Total ... 159
Figura 66- Ângulo Limite e Reflexão Total ... 160
Figura 67- Espectro Eletromagnético ... 161
Figura 68-Difração de Frentes de Ondas ... 162
Figura 69-- Difração de Ondas na Água ... 162
Figura 70-Experimento de Dupla Fenda de Young ... 163
Figura 71- Difração LuminosaFonte: Próprio autor ... 164
Figura 72-Difração Luminosa em Fenda Única ... 164
Figura 73-Difração em Fenda Única e Múltiplas com Padrão de Interferências ... 165
Figura 74- Representação Geométrica da Difração de Fraunhofer ... 165
Figura 75- Relações Matemáticas da Difração ... 166
Figura 76- Fontes Luminosas do Kit ... 169
Figura 77- Materiais do kit de Baixo Custo ... 169
Figura 78- Propagação Reta dos Raios A) Raio no Ar B) Raio de Luz dentro do Prisma C) Feixe Paralelo de Raios D) Raio de Luz dentro do Óleo ... 174
Figura 79- Propagação dos Raios. A) Meio Homogêneo B) Bastão Translúcido C) Feixes Divergentes D) Materiais do Kit ... 174
Figura 80- Princípios da Ótica Geométrica A) Propagação Retilínea B) Propagação Retilínea C) Reversibilidade dos Raios D) Luz em Meio Não Homogêneo ... 177
Figura 81- Princípios da Óptica Geométrica e Meios de Propagação A) Feixes Independentes
B) Feixes Independentes C) Raios Independentes D) Meios Translúcidos E) Meios
Translúcidos F) Meios Transparentes G) Meios Transparentes ... 178
Figura 82- Leis da Reflexão da Luz A) Reflexão Regular em Vidro Liso Transparente B)
Reflexão Regular em Espelho Plano C) Reflexão Regular Múltiplas em Espelhos D)
Reflexão Regular em Superfícies Curvas ... 182
. Figura 83- Leis da Reflexão A) Reflexão Regular Interna e Externa em Lâmina de Faces
Paralelas B) Imagens Formadas por Dois Espelhos C) Enantiomorfismo D) Reflexão
Interna Total em Lâmina de 15 mm ... 183
Figura 84- Dispersão da Luz Solar A) Espectro de Dispersão em Vidro B) Espectro de
Dispersão em Vidro ... 185
Figura 85- Dispersão da Luz Branca e Cor dos Corpos. A) Projeção de Vários Espectros de
Dispersão em CDR B) Projeção de Espectro de Dispersão C) Dispersão da Luz Branca D)
Cartão Vermelho para Estudo de Cores E) Cartão Amarelo para Estudo de Cores F) Cartão
Azul G) Cartão Verde H) Cartão Preto I) Cartão Branco... 186
Figura 86- Leis da Refração. A) Refração em Duas Faces B) Refração em Líquidos C)
Imagem por Refração ... 189
Figura 87- Leis da Refração A) Refração e Reflexão Total em Fibra Ótica B) Refração e
Reflexão Total em Meios Líquidos e Sólidos C) Reflexão Interna Total em Lâmina de Faces
Paralelas de 15 mm D) Reflexão Interna Total em Água ... 190
Figura 88- Ondas e Frentes de Ondas Mecânica na Água A) Dispositivo para Estudo de
Ondas e Frentes de Mecânicas B) Produção e Propagação de Frentes de Ondas Circulares
C) Propagação de Frentes de Ondas Circulares .Fonte: Próprio autor ... 194
Figura 89- A) Propagação de Frentes de Ondas Retas B) Frentes de Ondas Circulares C)
Difração de Ondas Circulares D) Difração de Ondas Circulares E) Difração de Ondas F)
Difração na Borda da Fenda G) Dispositivo para Estudo da Microscopia H) Imagem da
Microscopia ... 195
Figura 90- Difração da Luz do Laser A) Montagem de Fenda Vertical B) Imagem da
Difração C) Montagem da Difração em Fio D) Imagem da Difração E) Montagem de
Fenda com Gilete F) Imagem da Difração G) Imagem da Difração ... 199
Figura 91- Difração da Luz do Laser A) Fendas de Gilete 1,5 mm e 1,0 mm B) Imagem
de Difração C) Imagem de Difração D) Montagem de Fendas Ortogonais E) Imagem de
Difração F) Imagem de Difração G) Montagem de Difração com Fios de Cabelo... 200
Figura 92- Difração da Luz do Laser A) Imagem da Difração em Fios Perpendiculares C)
Imagem de Difração de Campo Próximo com Fios Perpendiculares C) Montagem da Difração
de Borda D) Imagem da Difração de Campo Próximo de Borda de Gilete E) Imagem de
Difração ... 201
Figura 93- Difração da Luz do Laser A) Montagem de Difração de Campo Próximo de
Anzol B) Imagem de Difração de Campo Próximo C) Imagem de Difração de Campo
Próximo ... 202
Figura 94- Difração e Interferência da Luz por Fendas... 203
LISTA DE TABELAS
Tabela 1-Índice de Refração ... 57
Tabela 2-Índice de Refração ... 156
Tabela 3-Temas da Sequência ... 167
Tabela 4- Descrição dos Materiais do Kit ... 168
Tabela 5- Organização das Aulas da Sequência ... 170
Tabela 6- Temas das Aulas ... 170
Tabela 7- Materiais das Práticas para Aula 02 ... 173
Tabela 8- Materiais das Práticas da Aula 03 ... 175
Tabela 9- Materiais das Práticas da Aula 04 ... 180
Tabela 10- Materiais das Práticas para a aula 05... 184
Tabela 11- Materiais das Práticas para a aula 06... 188
Tabela 12- Materiais das Práticas da Aula 07 ... 192
Tabela 13- Materiais das Práticas da Aula 08 ... 197
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1- Percentual do Pré-Teste ... 108
Gráfico 2- Percentual do Pós-Teste ... 109
Gráfico 3- Percentual do Pós-Teste Questão 01 ... 110
Gráfico 4- Percentual do Pós-Teste Questão 02 ... 112
Gráfico 5- Percentual do Pós-Teste Questão 03 ... 113
Gráfico 6-Percentual do Pós-Teste Questão 04 ... 114
Gráfico 7- Percentual do Pós-Teste Questão 05 ... 115
Gráfico 8- Percentual do Pós-Teste Questão 06 ... 116
Gráfico 9- Percentual do Pós-Teste Questão 07 ... 117
Gráfico 10- Percentual de Satisfação Questão 01 ... 118
Gráfico 11-Percentual de Satisfação Questão 02 ... 119
Gráfico 12-Percentual de Satisfação Questão 03 ... 120
Gráfico 13-Percentual de Satisfação Questão 04 ... 121
Gráfico 14-Percentual de Satisfação Questão 05 ... 123
Gráfico 15-Percentual de Satisfação Questão 06 ... 125
LISTA DE SIGLAS AD - Aprendizagem por Descoberta
AM - Aprendizagem Mecânica AR - Aprendizagem por Recepção AS - Aprendizagem Significativa BNCC - Base Nacional Comum Curricular
DCNEM - Diretrizes Curriculares Nacionais do Ensino Médio EA - Ensino Aprendizagem
EF - Ensino de Física EO - Equação da Onda EM - Equações de Maxwell
FUNB - Fundação Universidade de Brasília
FUNBEC - Fundação Brasileira para o Desenvolvimento do Ensino de Ciências FAI - Física Auto Instrutiva
FO - Fibra Ótica GETEF - Grupo de Ensino GO - Guia de Onda
IP - Instrução Programada KE - Kit Experimental
LDB - Lei de Diretrizes e Bases
LDBEN - Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional MI - Material Instructional
MIT - Massachusetts Institute of Technology MC - Mecânica Clássica
MQ - Mecânica Quântica
OF - Ótica Física OG - Ótica Geométrica OO - Ótica Ondulatória OQ - Ótica Quântica
PBEF - Projeto Brasileiro de Ensino de Física PCN - Parâmetros Curriculares Nacionais PCN+ - Parâmetros Curriculares Nacionais Mais PEF - Programa de Ensino de Física
PNE - Plano Nacional da Educação PSSC - Physical Science Study Commitee TAS - Teoria da Aprendizagem Significativa
TAVS - Teoria da Aprendizagem Verbal Significativa TE - Modo Elétrica Transversal
TM - Modo Magnético Transversal UNB - Universidade de Brasília
UNESCO - Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO.... ... ..19
CAPÍTLO 1 ... 21
1.1 Objetivos ... 21
1.1.1 Objetivo Geral...21
1.1.2 Objetivos Específicos...21
1.1.3 Estrutura do Trabalho...21
CAPÍTULO 2 ... 23
2.1 Políticas Públicas Educacionais... 23
2.1.1 Estruturação das Orientações...23
2.1.2 Visões Epistêmicas Experimentalismo em Educação Básica...26
2.1.3 Base Nacional Comum Curricular BNCC...29
2.1.4 Sequência Didática...30
CAPÍTULO 3 ... 32
3.1 Referencial Teórico ... 32
3.1.1 Aprendizagem Significativa...32
3.1.2 Condicionantes da Aprendizagem Significativa...32
3.1.3 Formas de Aprendizagens...34
3.1.4 Mecanismos Facilitadores da Aprendizagem Significativa...36
CAPÍTULO 4 ... 39
4.1. Ondas Eletromagnéticas ... 39
4.1.1 Radiações...39
4.2 Ondas Eletromagnéticas no Vácuo ... 49
4.3 Ondas Eletromagnéticas em Meios Dielétricos ... 55
4.4 Interferência de Ondas Eletromagnéticas ... 61
4.5 Difração de Ondas Eletromagnéticas ... 70
4.6 Teoria Escalar da Difração ... 73
4.7 Teoria Escalar de Fraunhofer ... 78
4.8 Guiamentos de Ondas Eletromagnéticas ... 84
CAPÍTULO 5 ... 103
5.1 Percurso da Metodologia ... 103
5.1.1 Universo da Pesquisa...103
5.1.2 Metodologia da Pesquisa...104
5.2.Metodologia de Aplicação do Produto ... 105
CAPÍTULO 6 ... 107
6.1 Resultados e Discussões ... 107
6.1.1 Coleta de Dados...107
6.1.2Análise do Universo dos Participantes dos Testes...107
6.2 Análise dos Resultados ... 109
6.2.1Análise do Pós-Teste...109
6.2.2 Análise do Questionário de Avaliação da Metodologia...118
CAPITULO 7 ... 126
REFERÊNCIAS ... 130
APENDICE A: Produto Educacional ... 134
APÊNDICE B : Questionário Inicial para Verificação de Subsunções... 208
APÊNDICE C: Questionário para Verificação de Indícios de Aprendizagem Significativa . 213
APÊNDICE D: Questionário Avaliativo do Produto- Aluno ... 216
INTRODUÇÃO
Atualmente, ensinar Física, tem se mostrado desafiador, pois diversos são os fatores que concorrem para os perfis das aprendizagens observados, como preconizam (CANDAU, 1987; BRAGA, 1988; ALVES, 1992; MARQUES, 1992), onde discussões acerca de políticas educacionais, formação inicial e continuada dos professores, demandas sociais e políticas, currículos formais e ocultos, ausência de intervenções experimentais, corroboram na criação de um espectro longo e diversificado, que engessa e problematizam as práticas de sala de aula, tornando-as muitas vezes, ineficazes.
O que podemos fazer frente a esta realidade? Como modificar esse cenário? Quais construtos pedagógicos poderiam auxiliar o professor de Física, frente às realidades postas diariamente?
O caderno de Orientações Curriculares para o Ensino Médio enfatiza que:
O conhecimento Físico pode se transformar gradativamente em importante ferramenta de leitura do mundo, levando o aluno a um novo patamar de formação cognitiva e cultural. Assim, a compreensão da Física como uma construção sócio histórica pode enriquecer significativamente a relação do aluno com o conhecimento científico, tornando-o mais crítico e mais capacitado para se relacionar com o mundo, visando alcançar autonomia em suas decisões de ordem pessoal e social (ACRE, 2010, p. 31).
Relativo à formação inicial e continuada de professores, Garcia (1999, p. 193), caracteriza em seu entendimento como sendo extremamente importante e complexo, que deve acompanhar o profissional durante toda sua trajetória, sendo que um processo ação-reflexão se faz necessário:
Deve se entendido como um processo de aprendizagem mediante o qual alguém (professores, diretores) deve aprender algo (conhecimentos, competências, disposições atitudes), num contexto concreto (escola, universidade, centro de formação) implica um projeto, desenvolvimento e avaliação curricular. O currículo, neste caso, refere-se à planificação, execução e avaliação de processos formativos, tendentes a melhorar a competência profissional dos professores. (GARCIA
,
1999, p. 193).Pensar no ensino de Física, sem apresentar a relação entre fenômeno, experimento e
teoria tende a obliterar ao aprendiz como exercer as atividades dessa ciência. O experimento é
meio pelo qual se busca o controle necessário para reproduzir o fenômeno que tecnicamente
está descrito pela teoria, essa por sua vez orienta como o experimento através de
instrumentos de medidas devem ser organizados para obter a capacidade de repetir nas mesmas circunstâncias os fenômenos observados (DUHEN, 2014, p. 192 ).
A contingência de tempo e espaço da sala de aula limita a eficiência de trabalhar temas que levaram anos para serem investigados, em outras palavras, a transposição didática das ciências práticas parece não obliterar o ensino por adesão (JARDEL, 2019, pg. 45), e não seria produtivo no início de um trabalho que busca conceber um produto de ensino de Física, enfatizar tanto fenômeno, experimento e teoria em sua aplicação, ainda mais se essa busca for orientada pela confusão devido a simbiose entre fenômeno, experimento e teoria.
Por meio de experimentos realizados através de arcabouços alternativos de baixo custo, possibilitamos em tempo real a observação de alguns fenômenos referentes à Ótica, em que prezamos por aspectos perceptíveis desses fenômenos, como sendo o elo entre as formalizações que cada aprendiz venha realizar sobre o fato observado e a descrição técnica deles na frente em questão, buscamos, dessa forma averiguar indícios de aquisição e retenção de significados de termos recorrentes tais como: propagação de raios, reflexão e refração da luz, bem como interferência e difração.
Dessa forma entendemos que nossa digressão está em pleno acordo com as Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais, uma vez que esclarece:
A Física deve apresentar-se, portanto, como um conjunto de competências específicas que permitam perceber e lidar com os fenômenos naturais e tecnológicos, presentes tanto no cotidiano mais imediato quanto na compreensão do universo distante, a partir de princípios, leis e modelos por ela construídos. Isso implica, também, a introdução à linguagem própria da Física, que faz uso de conceitos e terminologia bem definidos, além de suas formas de expressão que envolvem, muitas vezes, tabelas, gráficos ou relações matemáticas. Ao mesmo tempo, a Física deve vir a ser reconhecida como um processo cuja construção ocorreu ao longo da história da humanidade, impregnado de contribuições culturais, econômicas e sociais, que vem resultando no desenvolvimento de diferentes tecnologias e, por sua vez, por elas sendo impulsionado. (BRASIL, 2002, p. 60).
CAPÍTLO 1 1.1 Objetivos
1.1.1 Objetivo Geral
Propor um produto educacional, que possa ser aplicado em ambientes de ensino médio integral ou de turno único, com uma abordagem experimental conceitual de investigação problematizadora, através uso de materiais alternativos de baixo custo e fácil reprodução, que possa auxiliar o docente em suas práticas na frente de ótica podendo tornar as aulas potencialmente significativas.
1.1.2 Objetivos Específicos
Espelhando-se no que está contido no objetivo geral e considerando, a Teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel (1963), definimos como objetivos específicos:
a) Elaborar dispositivos diagnósticos, com a intenção de identificar presença ou não subsunções pertinentes ao estudo da frente de Ótica;
b) Elaborar dispositivos para verificar a ocorrência de indícios de aquisição e retenção de significados que possam ser classificados como Aprendizagem Significativa (AS);
c) Confeccionar e aplicar Material Instrucional (MI), que possa ser Potencialmente Significativo (PS), conforme preconiza a teoria de aprendizagem de David Ausubel (1963), através de utensílios de baixo custo, de fácil aquisição, montagem e execução.
1.1.3 Estrutura do Trabalho
Apresentamos na introdução, uma rápida digressão, acerca do ensino de Física no Brasil, onde elencamos alguns desafios e dificuldades, encontrados nas escolas brasileiras, onde, salientamos como sugestão uma metodologia permeada por recortes do experimentalismo.
No capítulo um especificamos os objetivos a serem alcançados pela proposta, bem com a estruturação do trabalho.
No capítulo dois, explicitamos e referenciamos as orientações dentro dos parâmetros
estabelecidos pela Lei de Diretrizes e Base da Educação, LDB 9394/96, das Diretrizes
Curriculares Nacionais DCNs, dos Parâmetros Curriculares Nacional PCN e variações e ao
final uma digressão sobre o atual documento em vigente no Brasil, Base Nacional Comum Curricular BNCC.
No capítulo três a Teoria Psicológica de David Ausubel é apresentada, como referencial de aprendizagem que será usado em todo o trabalho, tanto em atividades corriqueiras de aulas teóricas, como em intervenções, salientando os aspectos visuais dos fenômenos referenciados pelos experimentos, e que são descritos tecnicamente pela teoria.
O capítulo quatro trata exclusivamente do referencial teórico da Ótica, seu desenvolvimento, sua partições pedagógicas, que servirão de consulta preliminar para o leitor, quando da aplicação do produto educacional.
No capítulo cinco, trataremos do percurso metodológico de aplicação da pesquisa, sendo realizada também a descrição do universo pesquisado, as metodologias usadas. Ainda neste capítulo realizamos uma rápida digressão acerca da clarificação sobre a aplicação do produto educacional em sala de aula.
Já o capítulo seis é destinado a fase de aplicação do questionário final e do questionário de avaliação/satisfação, bem como a análise dos seus respectivos resultados.
O capítulo sete trata da conclusão da proposta educacional, em que analisamos vários aspectos pertinentes, sobretudo, se os objetivos foram alcançados.
A estrutura do trabalho é finalizada com uma apresentação de uma coletânea de
apêndices, onde se encontra a proposta metodológica, materializada no produto educacional,
bem como outros que poderão auxiliar o professor durante suas abordagens, sendo que o
produto em si, é materializado no apêndice A, onde o docente poderá encontrar toda a
sequência aplicada, bem como os roteiros experimentais contendo as sugestões de
problematização e investigação, usados em todos os encontros.
CAPÍTULO 2
2.1 Políticas Públicas Educacionais
2.1.1 Estruturação das Orientações
Desde a aprovação da Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional, LDBEN 9394/96, prevista na Constituição de 1988, foram especificados encaminhamentos universais da educação brasileira, sua organização, dimensionalidade, plausividade, aplicação e fundamentação (FAGUNDES, 2008), levando-se em pauta os momentos históricos, muitos foram os questionamentos que se fizeram presentes, tanto por parte da sociedade civil organizada bem como dos poderes políticos estabelecidos, que de acordo com Cury:
A educação básica é um conceito mais do que inovador para um país que por séculos negou, de modo elitista e seletivo aos seus cidadãos, o direito ao conhecimento pela ação sistemática da organização escolar. Resulta daí que a educação infantil é a raiz da educação básica, o ensino fundamental é o seu tronco e ensino médio é seu acabamento. (CURY, 2008, pg.294-295).
Nesta ótica observa-se que forma diversos avanços estruturantes foram de fato contemplados, como aumento do tempo de permanência na escola, inclusividade, valorização dos profissionais, projeto político pedagógico, gestão democrática, organicidade da educação básica, previsão de outras ações sobre vários temas, todavia muito se tem questionado (SOUZA; SILVA, 2002, pg. 35) sobre os resultados obtidos por nossos estudantes, na medida em que se universaliza uma educação de qualidade. Dessa forma como considera Arroyo:
As relações entre os docentes e os ordenamentos curriculares passaram a ser um dos campos de estudo, de debates, de estudos, de encontros nas escolas e nos cursos de formação. De um lado os docentes da educação básica se tornaram mais autônomos como coletivos sociais, acumularam níveis de formação, conquistaram tempos de estudo, de planejamento, (...) mais autores e senhores de seu trabalho individual e, sobretudo, coletivo. De outro lado, as diretrizes e normas, os ordenamentos e as lógicas curriculares continuam fiéis a sua tradicional rigidez, normatização, segmentação, sequenciação e avaliação. As recentes políticas de avaliação centralizada quantitativa se dão por desempenhos, por etapas, para quantificar progressos, sequências de ensino-aprendizagem, reforçarem lógicas progressivas, sequenciais rígidas, aprovadoras, reprovadoras de alunos e mestres.
(ARROYO, 2013, p.35).
Em 2019 completaremos 23 anos da promulgação da LDBEN 9394/96, inúmeras modificações se fizeram necessárias, críticas se sucederam, artigos foram publicados, debates foram realizados, no entanto, devemos salientar que os momentos históricos de sua concepção justificam, em tese a sua construção.
Segundo Cury:
Toda Lei nova carrega algum grau de esperança, mas carrega alguma forma de dor, já que nem todos os interesses nela previamente depositados puderam ser satisfeitos.
Esta lei, de modo especial, registra as vozes que de modo dominante, lhe deram vida. Mas registram, também, vozes recessivas umas abafadas outras silenciosas, todas imbricadas na complexidade de sua tramitação. Por isso a leitura da LDB não pode prescindir desta polifonia presente na Lei, polifonia nem sempre afinada, polifonia dissonante.
(
CURY, 1997, p. 13-31).
A LDB trouxe de certa forma, diversas imposições e metas a serem alcançadas, numa expectativa de mudança verticalizada, de cima para baixo, através de normas, orientações e objetivos, porém, a rigor, a mesma procurou retratar diversas vozes das mais variadas tonalidades e intensidades de sua época.
Convém outrora mencionar os artigos 3º, 22º e 35ºda LDB, no qual o ensino deverá ser ministrado com base nos seguintes princípios
:Art. 3º
IX - garantia de padrão de qualidade;
X - valorização da experiência extraescolar;
XI- “vinculação entre a educação escolar, o trabalho e as práticas sociais.”.
Art. 22º;
A educação básica tem por finalidades desenvolver o educando, assegurar-lhe a formação comum indispensável para o exercício da cidadania e fornecer-lhe meios para progredir no trabalho e em estudos posteriores.
Art. 35º;
O ensino médio, etapa final da educação básica, com duração mínima de três anos, terá como finalidades:
I- A consolidação E o aprofundamento dos conhecimentos adquiridos no ensino fundamental,
possibilitando o prosseguimento de estudos;
II - A preparação básica para o trabalho e a cidadania do educando, para continuar aprendendo, de modo a ser capaz de se adaptar com flexibilidade a novas condições de ocupação ou aperfeiçoamento posteriores;
III - O aprimoramento do educando como pessoa humana, incluindo a formação ética e o desenvolvimento da autonomia intelectual e do pensamento crítico;
IV - A compreensão dos fundamentos científico-tecnológicos dos processos produtivos, relacionando a teoria com a prática, no ensino de cada disciplina.
Recentemente, formalizaram-se as discussões acerca da formação comum, que está inserida na Base Nacional Comum Curricular, BNCC, prevista nas Diretrizes Curriculares Nacional da Educação Básica, DCNEB, que é um documento oficial, uma resolução com força de lei, construído e previsto na Constituição de1988.
Passados mais de vinte anos, o documento referente a BNCC relacionado ao Ensino Médio fora homologado pelo então Ministro da Educação Rossieli Soares da Silva, sendo que as DCNs, estabeleceram para o ensino das Ciências da Natureza e suas Tecnologias, onde a disciplina de Física está imersa, desta forma em conformidade com o Art. 35-A da LDB estabelece que:
A Base Nacional Comum Curricular definirá direitos e objetivos de aprendizagem do ensino médio, conforme diretrizes do Conselho Nacional de Educação, nas seguintes áreas do conhecimento: (Incluído pela Lei nº 13.415, de 2017):
I - Linguagens e suas Tecnologias; (Incluído pela Lei nº 13.415, de 2017);
II - Matemática e suas Tecnologias; (Incluído pela Lei nº 13.415, de 2017);
III - Ciências da natureza e suas Tecnologias; (Incluído pela Lei nº 13.415, de 2017);
IV - Ciências Humanas e Sociais Aplicadas. (Incluído pela Lei nº 13.415, de 2017);
§ 1º A parte diversificada dos currículos de que trata o caput do art. 26, definida em cada
sistema de ensino, deverá estar harmonizada à Base Nacional Comum Curricular e ser
articulada a partir do contexto histórico, econômico, social, ambiental e cultural. (Incluído
pela Lei nº 13.415, de 2017).
§ 2º A Base Nacional Comum Curricular referente ao ensino médio incluirá obrigatoriamente estudos e práticas de educação física, arte, sociologia e filosofia. (Incluído pela Lei nº 13.415, de 2017).
Desta forma algumas orientações gerais que servem, sobretudo, de referencial para que quando da terminalidade do Ensino Médio (EM), o aprendente consiga onde de acordo com a Resolução CEB nº 3, art. 10, inciso II de 1998:
Compreender as ciências como construções humanas, entendendo como elas se desenvolvem por acumulação, continuidade ou ruptura de paradigmas, relacionando o desenvolvimento científico com a transformação da sociedade;
Entender e aplicar métodos e procedimentos próprios das ciências naturais;
Identificar variáveis relevantes e selecionar os procedimentos necessários para a produção, análise e interpretação de resultados de processos ou experimentos científicos e tecnológicos;
Compreender o caráter aleatório e não determinístico dos fenômenos naturais e sociais e utilizar instrumentos adequados para medidas, determinação de amostras e cálculo de probabilidades;
Identificar, analisar e aplicar conhecimentos sobre valores de variáveis, representados em gráficos, diagramas ou expressões algébricas, realizando previsão de tendências, extrapolações e interpolações e interpretações;
Analisar qualitativamente dados quantitativos representados gráfica ou algebricamente relacionados a contextos sócio e econômico, científico ou cotidiano;
2.1.2 Visões Epistêmicas Experimentalismo em Educação Básica
Um dos objetivos do ensino de Física e sem dúvida almejar efetiva aprendizagem, compreensão/reconstrução pelos alunos dos conceitos científicos sob o pressuposto teórico de que o conhecimento científico é uma construção humana com significado histórico, político e social (PARANÁ, 2008), dessa forma a experimentação em educação básica, em suas variadas versões/modelos epistêmicos, é sem dúvida parte integrante de todo e quaisquer processos de produção do conhecimento físicos, sendo assim, é de fato uma fração elementar da construção e evolução da Física (WESENDONK; PRADO, 2015).
Dessa forma, podemos inferir que a experimentação independente de sua visão
epistêmica, é parte do processo de ensino-aprendizagem da Física, cujo professor é sem
dúvida, um dos atores responsáveis pelo encaminhamento do processo, entretanto, surgem indagações acerca de qual a verdadeira importância metodológico-didática atribuída de fato à atividades experimentais (LABURÚ, 2005; CALLIAZI et. al.,2001; SARAIVA NEVES;
CABALLERO, MOREIRA, 2006).
Após diversos programas internacionais como PSSC, e nacionais como o FAI, alguns questionamentos foram retomados, onde de acordo com (OLIVEIRA 2010, pg.140):
Quais as melhores formas de adotá-las em sala de aula?
Até que ponto conseguimos identificar a importância das atividades experimentais na construção de conceitos?
Alguns trabalhos, por exemplo, sinalizam que a simples demonstração não é suficiente para desencadear o processo de construção do conhecimento físico (REZENDE;
OSTERMANN; FERRAZ, 2009, p.140-146), observando que a prática experimental está inserida dentro de um universo contextual epistêmico e pedagógico, que envolve concepções do cotidiano, realidade, de conhecimento científico, de metodologia científica, de aprendizagens, de conhecimentos prévios, de currículos (HIG; IVANILDA, 2012, pg.01).
Para os pesquisadores Rosa e Rosa, podemos agrupar as visões epistêmicas da experimentação em quatro grandes grupos, a saber:
a) Visão Demonstrativa;
b) Visão Empiricista-Indutivista;
c) Visão Dedutivista-Racionalista;
d) Visão Construtivista.
Na visão Demonstrativa, temos a demonstração experimental como verdade, não se permitindo a construção do conhecimento com um todo, sendo a observação do fenômeno representa a origem do conhecimento. Utiliza-se a visão demonstração como caráter comprobatório, motivador, facilitador, dentro do processo de ensino e aprendizagem, observando, também, que apenas a motivação não consegue, por si só, desencadear o processo de construção do conhecimento (ROSA e ROSA, 2010, ALVES FILHO, 2000).
Nesta propositura Demonstrativa, o professor, geralmente, leva pronto um experimento para a sala de aula, ou pode pedir a cooperação dos seus alunos, na aquisição de materiais (CARVALHO, p. 34-35).
Na visão Impiricista-Indutivista, temos a manifestação da escola positivista
aristotélica, destacando observação e experimentação como fontes do conhecimento, onde o
conhecimento final segue uma linha rígida e sequenciada que se inicia com a coleta de dados,
observação criteriosa, experimentação, análise dos dados, finalizando coma formulação de leis e princípios.
Essa vertente é o método dos experimentos fechados, realizados nos cursos de graduação em Física, dentro de nossas universidades, e sinaliza para uma ciência infalível, caso os passos sejam respeitados, ou seja, uma visão rígida.
Na visão Dedutivista-Racionalista, as atividades experimentais são implementadas a partir de hipóteses extraídas de uma teoria geral, ou seja, estão permeadas de suposições, de pressupostos, sendo que a observação e experimentação, tão importante na visão empiricista, por si só, não serão suficientes para se construir o conhecimento, ou para desencadear o seu processo de construção, pois, segundo Ausubel (1963), se o conhecimento construído ou descoberto pelo aprendente, não for significativo, a aprendizagem não será duradoura.
Por fim, temos a visão Construtivista, onde as práticas são planejadas levando em consideração as concepções prévias dos alunos, em que os experimentos são desenvolvidos através da problematização ou testagem permeadas de suposições, de pressupostos, sendo que a observação e experimentação, tão importante na visão empiricista, por si só, não serão suficientes para se construir o conhecimento, ou para desencadear o seu processo de construção pois, segundo Ausubel (1963), se o conhecimento construído ou descoberto pelo aprendente, não for significativo, a aprendizagem não será duradoura.
Supõe-se então que nessa linha psicológica o conhecimento, além de ser construído, deve ser antes descoberto pelo aluno, mediado pelo professor- mediador, onde o aprendente tem o papel protagonista na construção ou reconstruído mediante o uso de estruturas já existentes, sendo que o diálogo é preponderante dentro dessa visão e o professor é mediador desse processo.
Estas atividades experimentais conversam intensamente entre a ação/ reflexão, sendo imprescindível salientar que todas essas tendências eliciam consequências no ensino, uma vez que o professor deve se posicionar e ter claro a proposta adotada, antes da realização de sua prática/intervenção experimental (ROSA e ROSA, 2010).
As intervenções experimentais em geral, servem para motivar os alunos, desenvolver
competências e habilidades, trabalhar conceitos, atitudes, procedimentos, testar hipóteses,
trabalhar relações interpessoais, sinalizar que o conhecimento científico é uma construção
histórica e social, permeada de contextos políticos e econômicos, introduzir o método
científico bem como trabalhar habilidades laboratoriais, dentre outros.
2.1.3 Base Nacional Comum Curricular BNCC
Prevista no artigo 210 da CF/88, a BNCC, é um documento oficial, normativo, com força de lei, amplamente debatido pela sociedade civil organizada, em diversas ocasiões com a realização consultas públicas, realizadas com estudantes, professores, pedagogos e especialistas de diversas áreas afins, com objetivos de definir quais devem ser as aprendizagens, as competências e habilidades essenciais, que todo aprendente deve ter direito, durante sua permanência na educação básica, e abre a possibilidade da criação de currículos diversificados, que venham a atender às demandas locais/regionais, democratizando o ensino, de modo e dirimir distorções e suprimir carências e incompletudes, outrora recorrentes no Brasil.
Em dezembro de 2018, o Ministro da Educação Rossieli Soares, homologou a versão final da Base Nacional Comum Curricular
1(BNCC), voltada para a educação básica, documento este que estabelece um conjunto comum de saberes, que referenciados por 10 competências gerais que se desdobram e se conectam se interelacionando com as três etapas da educação básica, com objetivo/propósito de “contribuir para a construção de uma sociedade mais ética, democrática, responsável, sustentável e solidária, que respeite e promova a diversidade e os direitos humanos, sem preconceitos de qualquer natureza”
.Este documento propõe metodologias que privilegiam o protagonismo do aluno, democratizam o ensino, permite a organização dos conteúdos em eixos temáticos estruturantes, itinerários formativos podem ser escolhidos pelos alunos, permitindo o aprofundamento dos conteúdos, democratizando o processo de ensino aprendizagem.
Estes direcionamentos apontam, indicam, entre outras diretrizes, para o caráter da investigação científica, para a valoração do conhecimento, suas aplicabilidades, suas linguagens, para a interpretação de ideias, de fenômenos, da criticidade, bem como mecanismos que possam servir em interpretações de como a disciplina de Física fora construída e qual a sua relevância para a o desenvolvimento e manutenção de inúmeras atividades do homem.
Na etapa do ensino médio a BNCC, propõe 3 competências específicas dentro da grande área do conhecimento Ciências da Natureza e Suas Tecnologias, na qual a Física está inserida, a saber:
1 Disponível em <http://basenacionalcomum.mec.gov.br/histórico>. Acesso em set. de 2020
1. Analisar fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas relações de matéria e energia, para propor ações individuais e coletivas que aperfeiçoem processos produtivos, minimizem impactos socioambientais e melhorem as condições de vida em âmbito local, regional e/ou global.
2. Construir e utilizar interpretações sobre a dinâmica da Vida, da Terra e do Cosmos para elaborar argumentos, realizar previsões sobre o funcionamento e a evolução dos seres vivos e do Universo, e fundamentar decisões éticas e responsáveis.
3. Analisar situações problema e avaliar aplicações do conhecimento científico e tecnológico e suas implicações no mundo, utilizando procedimentos e linguagens próprios das Ciências da Natureza, para propor soluções que considerem demandas locais, regionais e/ou globais, e comunicar suas descobertas e conclusões a públicos variados, em diversos contextos e por meio de diferentes mídias e tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC).
Essas competências podem ser definidas como:
[...] competência é definida como a mobilização de conhecimentos (conceitos e procedimentos), habilidades (práticas, cognitivas e socioemocionais), atitudes e valores para resolver demandas complexas da vida cotidiana, do pleno exercício da cidadania e do mundo do trabalho. (BNCC, p. 8)
Sendo assim essas competências específicas estão diluídas em três grandes eixos temáticos que são: Vida e Evolução, Matéria e Energia e Terra e Universo, e dessa forma através das competências gerais e específicas, se espera que os estudantes desenvolvam as habilidades prescritas na BNCC.
2.1.4 Sequência Didática
Uma sequência didática pode ser definida, como sendo um conjunto de passos ou etapas articuladas, entre si cujo fim é permitir que determinada unidade de ensino seja aprendida ou ensinada para um aluno, é uma estrutura que permite tornar o ensino de qualquer conteúdo, mais palatável.
De acordo com Zabala (1998), Oliveira (2013), Schneuwly, Dolz et.al. (2014), uma
sequência didática é uma metodologia, um percurso, indicado para a construção e
desenvolvimento do processo de ensino aprendizagem dentro de sala de aula, sendo que toda
e qualquer prática pedagógica exige uma prévia algoritmização da metodologia para a sua correta execução.
De outro modo podemos inferir que uma sequência didática, versará sobre uma série ordenada e articulada de procedimentos que compõem determinada unidade didática, em que o professor, através das competências e habilidades, que pretende atingir com seus aprendentes, deverá organizar e sistematizar etapas hierarquizadas, para atingir a aprendizagem dos conteúdos que foram selecionados previamente, ademais inferimos que a aprendizagem do aluno se concretizará a partir de intervenções do professor no cotidiano do aluno quando em sala de aula, Zabala (1998):
[...] introduzir nas diferentes formas de intervenção aquelas alinhadas que possibilitam uma melhora de nossa atuação nas aulas, como resultado de um conhecimento mais profundo das variáveis que intervém e do papel que cada uma delas tem no processo de ensino aprendizagem dos meninos e meninas [...].(ZABALA, 1998,p.54).
CAPÍTULO 3
3.1 Referencial Teórico
3.1.1 Aprendizagem Significativa
David P. Ausubel, médico e psicólogo norte-americano (1918-2008), desenvolveu uma teoria cognitiva, que ficou comumente conhecida como Teoria da Aprendizagem Significativa (TAS), na qual o foco da aprendizagem migra dos comportamentos observados/condicionados, dos materiais instrucionais, tão recorrentes na Teoria Behaviorista (MOREIRA, 2011), para uma nova ressiginificação da aprendizagem, onde a cognição do aprendiz passa a ocupar o centro de todo o processo de ensino-aprendizagem.
Entretanto, diferentemente dos cognitivistas mais alinhados ao construtivismo, onde a premissa está na descoberta do que aprender e como aprender, e construir esse conhecimento mediado pelo professor. Neste enfoque cognitivista (AUSUBEL, 1963, p.11), propõe um percurso cognitivo diferente, no qual umas séries de fatores concorrem para a obtenção e retenção de Aprendizagem Significativa (AS). Dessa forma para Moreira, 2012:
É importante reiterar que a aprendizagem significativa se caracteriza pela interação entre conhecimentos prévios e conhecimentos novos, e que essa interação é não- literal e não-arbitrária. Nesse processo, os novos conhecimentos adquirem significado para o sujeito e os conhecimentos prévios adquirem novos significados ou maior estabilidade cognitiva. (MOREIRA, 2012, p.2).
A TAS, surge em oposição ao mentalismo e ao comportamentalismo, onde a construção da aprendizagem ocorre através da ligação de algum conceito, ideia, símbolo, proposição, palavra, a uma estrutura interna já existente e internalizada na mente do aprendiz, de modo que ao se conectar se modifica produzindo novos conhecimentos Ausubel (2003).
O material de aprendizagem possa estar relacionado de forma não arbitrária (plausível, sensível e não aleatória) e não literal com qualquer estrutura cognitiva apropriada e relevante (i.e., que possui significado ‘lógico’) e que a estrutura cognitiva particular do aprendiz contenha ideias ancoradas relevantes, com as quais se possa relacionar o novo material. (AUSUBEL, 2003, p. 1).
3.1.2 Condicionantes da Aprendizagem Significativa
Segundo Moreira e Masini (1982), Ausubel (1963), as premissas que apontam para a
aquisição da aprendizagem significativa, basicamente deve estar relacionada ao material
potencialmente significativo, e também para a prontidão ou disponibilidade do aprendiz em agregar significado às novas aprendizagens.
Para a primeira condição, sobre a potencialidade dos materiais, deve-se salientar que os materiais (experiências, livros, textos, imagens, sons, situações-problemas, fórmulas), tenham alguma logicidade frente à estrutura cognitiva do aprendiz, ou seja, o material deve se de relacionar de maneira não arbitrária e não literal, nas palavras de Moreira (2014), “não ao pé da letra”, à estrutura do indivíduo.
Vale salientar que o material por si só não é significativo, caso não haja, na estrutura interna do aprendiz, os “subsunçores” específicos para a devida ancoragem, pois quem atribui significado ao conhecimento é o aprendiz, pois de acordo com Moreira (2012):
É importante enfatizar aqui que o material só pode ser potencialmente significativo, não significativo: não existe livro significativo, nem aula significativa, nem problema significativo, pois o significado está nas pessoas, não nos materiais.
( MOREIRA, 2012, p. 8).
Já para a segunda premissa, sobre a pré-disposição, prontidão ou disponibilidade para aprender, o aluno dever estar disposto, a atribuir significado ao conhecimento apresentado, caso isso não ocorra, segundo AUSUBEL (1963, 1968, 2003), o processo de aquisição de conhecimento da TAS, fica sobremaneira comprometido, pois de acordo Moreira (2012):
A segunda condição é talvez mais difícil de ser satisfeita do que a primeira: o aprendiz deve querer relacionar os novos conhecimentos, de forma não arbitrária e não literal, a seus conhecimentos prévios. É isso que significa predisposição para aprender. (MOREIRA, 2012, p. 8).
Embora existam outras condicionantes, tais como a organização das sequências dos conteúdos, os conhecimentos pré-existentes, a clareza, a estabilidade, a especifidade bem como a capacidade de discriminação das ideias relevantes, a prática, a linguagem, a motivação bem como as alterações na estrutura cognitiva, além de fatores emocionais, (AUSUBEL, 1963, p. 11).Segundo Ausubel (1963):
A aprendizagem por recepção significativa é, por inerência, um processo ativo, pois exige, no mínimo: (1) o tipo de análise cognitiva necessária para se averiguarem quais são os aspectos da estrutura cognitiva existentes mais relevantes para o novo material potencialmente significativo; (2) algum grau de reconciliação com as ideias existentes na estrutura cognitiva – ou seja, apreensão de semelhanças e de diferenças e resolução de contradições reais ou aparentes entre conceitos e proposições novos e já enraizados; e (3) reformulação do material de aprendizagem em termos dos antecedentes intelectuais idiossincráticos e do vocabulário do aprendiz em particular. (AUSUBEL, 1963, p. 6).
3.1.3 Formas de Aprendizagens
Na teoria cognitiva de Ausubel, (2003), podemos inferir que existem três formas e categorias de aprendizagem podendo ser classificada como: por subordinação ou subsunção, sendo amais comum, por superordenação e por modo combinatório, no caso de aprendizagens significativas de fórmulas matemáticas, muito recorrentes em Física.
De modo semelhante podemos ter três categorias de aprendizagens significativas sendo em grau de complexidade: a representacional, a conceitual e a de proposições, estando esta num grau maior de especificidade .
De acordo com Ausubel (1963), a aprendizagem por representações está presente nos primeiros anos de vida, e serve para atribuir a um símbolo, a uma imagem uma representação geral, ainda sem a construção de conceitos, propriamente falando:
A aprendizagem representacional (tal como a atribuição de um nome) aproxima-se da aprendizagem por memorização. Ocorre sempre que o significado dos símbolos arbitrários se equipara aos referentes (objetos, acontecimentos, conceitos) e tem para o aprendiz o significado, seja ele qual for, que os referentes possuem. A aprendizagem representacional é significativa, porque tais proposições de equivalência representacional podem relacionar-se de forma não arbitrária, como exemplares, a uma generalização existente na estrutura cognitiva de quase todas as pessoas, quase desde o primeiro ano de vida — "de que tudo tem um nome e que este significa aquilo que o próprio referente significa para determinado aprendiz.
(AUSUBEL,1963, p.17).
Já a aprendizagem de conceitos, passa por uma diferenciação em grau maior de abstração, ou seja, vamos imaginar que o indivíduo consiga que diferentes formas podem ser atribuídas a um mesmo construto, por exemplo, a criança aprende por representação a palavra flor, referente a um tipo específico, com forma, cor, cheiro, no entanto, não consegue perceber que podem existir diferentes tipos ou formas deflores, a partir do momento que a mesma passa a atribuir a palavra flor para diferentes formatos, a mesma já estaria dentro da aprendizagem conceitual de Ausubel (1963):
Podem definir-se os conceitos como objetos, acontecimentos, situações ou propriedades que possuem atributos específicos comuns e são designados pelo mesmo signo ou símbolo. Existem dois métodos gerais de aprendizagem conceptual: (1) formação conceptual, que ocorre principalmente nas crianças jovens; e (2) assimilação conceptual, que é a forma dominante de aprendizagem conceptual nas crianças em idade escolar e nos adultos. Na formação conceptual, os atributos específicos do conceito adquirem-se através de experiências diretas, i.e., através de fases sucessivas de formulação de hipóteses, testes e generalização.
(AUSUBEL, 1963, p.18).
Dessa forma e num nível de abstração maior teremos a aprendizagem de proposições, que de certa forma faz uso das outras duas instâncias de aprendizagens, no entanto requer muito mais estratégias cognitivas, e nessa etapa que temos como por indução chegar a um determinado conteúdo, ou até mesmo, descobrir algo importante, tão necessário nas aulas de laboratório de Física ou Química, ou até mesmo nas aulas expositivas nos cursos superiores, nas palavras de Ausubel (1963):
A aprendizagem proposicional pode ser subordinada (de subsunção), subordinante ou combinatória. A aprendizagem de subsunção ocorre quando uma proposição
‘logicamente’ significativa de uma determinada disciplina (plausível, mas não necessariamente válida em termos lógicos ou empíricos, no sentido filosófico) se relaciona de forma significativa com proposições subordinantes específicas na estrutura cognitiva do aluno. Tal aprendizagem pode denominar-se derivativa, caso o material de aprendizagem apenas exemplifique ou apoie uma ideia já existente na estrutura cognitiva. (AUSUBEL, 1963, p.19).
Todas estas formas de aprendizagens foram observadas por Ausubel, e nós passamos constantemente por elas, no entanto para melhor entendê-las devemos nos remeter aos tipos de aprendizagens que podem ser subordinadas ou de subsunção, superordenadas e combinatória.
Para a aprendizagem por subsunção, a mais comum, um conceito, uma imagem, uma informação, uma atitude, se liga de modo não arbitrária e não literal, a um construto subsunçor específico na mente, modificando-se e gerando outros subsunçores.
Como exemplo poderia usar conceitos relacionados a fenômenos ondulatórios:
imaginemos que o aluno já sabe significativamente, que o som é uma onda é pode sofrer difração e interferência dentro de certas condições de contorno, dessa forma o professor da turma que já ministrou essa matéria, agora tentará ministrar ótica ondulatória, quando chegar em fenômenos de interferência e difração, mesmo que as ondas tenham natureza distintas, o subsunçor associado a interferência/ difração sonora, servirá de ancoradouro para essa nova informação, e este subsunçor agora irá ficar mais rico e mais diversificado, segundo Moreira (2012):
A aprendizagem significativa é dita subordinada quando os novos conhecimentos potencialmente significativos adquirem significados, para o sujeito que aprende, por um processo de ancoragem cognitiva, interativa, em conhecimentos prévios relevantes mais gerais e inclusivos já existentes na sua estrutura cognitiva.
(MOREIRA, 2012, p. 14
).
Seguindo esta mesma linha de raciocínio, o indivíduo agora, tem um subsunçor que
subordina o seu antecedente, ou seja, ele desenvolveu uma aprendizagem superordenada ou
subordinante, mais rica. Nas palavras de Ausubel
[...] aprendizagem proposicional subordinante ocorre quando uma nova proposição se pode relacionar ou com ideias subordinadas específicas da estrutura cognitiva existente, ou com um vasto conjunto de ideias antecedentes geralmente relevantes da estrutura cognitiva, que se podem subsumir de igual modo. (AUSUBEL, 1963, p.19).
Figura 1-Mapa conceitual com formas e tipos de aprendizagem significativa.
Moreira 2011
3.1.4 Mecanismos Facilitadores da Aprendizagem Significativa
Podemos dizer que a aprendizagem via TAS, é uma teoria que trata da apreensão de
conhecimentos com significados para o aluno em situação clássica de ensino, onde o aluno
deve dar significado aos conhecimentos apresentados a ele, e que os conhecimentos prévios,
não os pré-requisitos, são de uma importância única e fundamental, talvez na TAS, a mais
importante Ausubel (2012).
Sendo assim como dito anteriormente as condições para que ocorra AS são duas: o material deve ser potencialmente significativo, e o aluno deve ter disposição aprender.
Desta forma podemos dizer que a primeira está relacionada de forma muito aos conhecimentos prévios do aprendiz, ou seja, da sua estrutura de subsunçores, e de certa forma a segunda condição também, pois, quanto mais subsunçores temos, maior a disposição em aprender, Ausubel (2012):
Resumindo, o aluno aprende a partir do que já sabe. É a estrutura cognitiva prévia, ou seja, conhecimentos prévios (conceitos, proposições, ideias, esquemas, modelos, construtos,...) hierarquicamente organizados, a principal variável a influenciar a aprendizagem significativa de novos conhecimentos.
(
AUSUBEL, 2012, p.18).Dessa forma devemos insistir nesta proposição, de forma enfática, no sentido de que qualquer tentativa de ensino e aprendizagem deve ter como recomendação aquilo que o aprendiz já sabe, desde a organização da aula, até discussões acerca do currículo formal, de acordo Postmam et. al. (1969):
Podemos, ao final das contas, aprender somente em relação ao que já sabemos.
Contrariamente ao senso comum, isso significa que se não sabemos muito nossa capacidade de aprender não é muito grande. Esta ideia – por si só – implica uma grande mudança na maioria das metáforas que direcionam políticas e procedimentos das escolas. (Postmam e Weingartner, 1969, p.62).
Outro fator importante associado a evolução dos subsunçores, é que neste processo
interativo e dinâmico, o sujeito dever diferenciar progressivamente e reconciliar
integrativamente, sendo que dessa forma o aprendiz vai organizando de maneira hierárquica
os novos conhecimentos, ou seja, o sujeito aprende, diferenciando e reconciliando, várias
vezes, dessa forma suas estruturas se modificam e se internalizam.
Figura 2-Mapa Conceitual da Aprendizagem Significativa
Fonte: Moreira (2013)
CAPÍTULO 4
4.1. Ondas Eletromagnéticas 4.1.1 Radiações
As radiações estão presentes em diversas atividades experenciadas pelo homem, sejam nucleares, emitidas espontaneamente dos núcleos de certos átomos instáveis como urânio 235 e seus isótopos, sejam aquelas emitidas por antenas de rádio, classificadas por suas frequências ou comprimento de onda, como ondas de rádio frequência (RF), ou mesmo as radiações térmicas emitidas pelo corpo humano, enfim, são muitas as entidades que podem ser classificadas como radiações, podendo ser formadas por partículas ou não, podendo apresentar cargas elétricas ou não, podem ainda ser naturais ou mesmo artificiais, produzidas por uma ampola de raios X, até um complexo acelerador linear de elétrons, utilizados em protocolos de radioterapia.
Entretanto, podemos inferir que as radiações podem ser classificadas como ondas eletromagnéticas, emitidas de uma fonte, e caracterizadas por possuírem um comprimento de onda e uma frequência f, ou também partículas, possuidoras de carga ou não, observando que todas elas se propagam com certa velocidade v, em determinado meio físico.
Figura 3: Radiações Eletromagnéticas no Cotidiano
Fonte: Disponível em: <https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/radiacoes.htm>. Acesso em: 12 ago.
2019.
