INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS E MATEMÁTICA
MARCUS VINÍCIUS VIEIRA FERREIRA
ENSINO E APRENDIZAGEM DE MOVIMENTO RETILÍNEO PELAS VIA DAS SITUAÇÕES DIDÁTICAS
MARCUS VINÍCIUS VIEIRA FERREIRA
ENSINO E APRENDIZAGEM DE MOVIMENTO RETILÍNEO PELAS VIA DAS SITUAÇÕES DIDÁTICAS
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Educação em Ciências e Matemática do Instituto Federal do Espírito Santo como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Educação em Ciências e Matemática.
Orientadora: Profª. Drª. Maria Alice Veiga Ferreira de Souza
(Biblioteca Nilo Peçanha do Instituto Federal do Espírito Santo) F383e Ferreira, Marcus Vinícius Vieira.
Ensino e aprendizagem de movimento retilíneo pelas via das situações didáticas / Marcus Vinícius Vieira Ferreira. – 2016.
105 f. : il. ; 30 cm
Orientadora: Maria Alice Veiga Ferreira de Souza.
Dissertação (mestrado) – Instituto Federal do Espírito Santo, Programa de Pós-graduação em Educação em Ciências e Matemática, Vitória, 2016. 1. Física - Estudo e ensino. 2. Matemática – Estudo e ensino. 3. Didática. I. Souza, Maria Alice Veiga Ferreira de. II. Instituto Federal do Espírito Santo. III. Título.
Para Estevão, Ellen e Heitor, meus filhos, minha inspiração.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente quero agradecer a Deus, por tudo que Ele tem feito por mim.
À prof. Dr.ª Maria Alice Veiga Ferreira de Souza, pela orientação, paciência e consideração.
Ao Prof. Dr. Carlos Augusto Cardoso Passos, que não só aceitou fazer parte dessa banca, como participou ativamente das ideias dos experimentos que integraram as Situações Didáticas, enriquecendo a produção científica.
Aos colegas e professores que compõem o GEPEME, grupo de pesquisa, pelos momentos dos debates e estudos que trouxeram valiosas contribuições para minha pesquisa.
Aos professores Dr. Luciano Lessa Lorenzoni e Dr. Oscar Luiz Teixeira Resende, pelas contribuições nas Bancas de Qualificação e Defesa, como Membro Interno do Instituto Federal do Espírito Santo.
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
PROGRAMA DE PÓS - GRADUAÇÃO EM EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS E MATEMÁTICA
RESUMO
Problemas de Física são rotulados por diversos alunos como problemas de difícil compreensão e tal fato ocorre possivelmente pela falta de contextualização dos conteúdos ensinados no âmbito do Ensino Médio e à inadequação do currículo à prática cotidiana dos alunos. Resolver um problema não é apenas executar passos sincronizados para alcançar um resultado esperado ou apenas memorização de conceitos. Na perspectiva de contextualização de conteúdos, analisamos o potencial do método de ensino de Movimento Retilíneo Uniforme e Uniformemente Variado pelo viés de Situações Didáticas proposta por Guy Brousseau, teórico francês da Didática da Educação Matemática. Para isso, propusemos que as Situações Didáticas fossem desenvolvidas com três turmas de 1° ano do Ensino Médio de uma escola da rede pública estadual do Espírito Santo, momento em que os alunos exerceriam um papel ativo, produzindo diferentes tipos de ações, de formulações e validações sobre a solução do problema proposto. Os objetivos da pesquisa foram: 1- Verificar a construção de conhecimentos dos alunos de conceitos básicos do Movimento Retilíneo: espaço, tempo, velocidade aceleração e inércia por meio de Situações Didáticas; 2- Medir o desempenho dos alunos após a aplicação das Situações Didáticas. Os instrumentos de coleta de dados eleitos foram questionário, entrevista, diário de bordo, teste do tipo lápis e papel e filmagem. Como produto científico-educacional foram apresentadas e discutidas as Situações Didáticas em um guia didático visando contribuir com o ensino desse conteúdo escolar. Verificamos pelo lado qualitativo e qualitativo que as Situações Didáticas contribuíram para a produção dos conceitos de espaço, tempo, velocidade aceleração e inércia, e que existem oportunidades de melhoria para fortalecer o conceito de aceleração. Com o diário de bordo foram observadas ações criativas pelos estudantes e essas ações, em grande parte, foram para resolver alguma situação de dificuldade do grupo e da turma para executar o trabalho de pesquisa. O desempenho na produção de conhecimento sobre os conceitos foi medido em níveis de proficiência. Os resultados indicaram que 68% dos estudantes estão acima do básico, porém, há que se empreender mais esforços para trazer os outros 32% para níveis mais elevados, o que demonstra ser necessário implementar novos desafios para esses estudantes para manter o interesse pela pesquisa.
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
PROGRAMA DE PÓS - GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS E MATEMÁTICA
ABSTRACT
Physics problems are labeled by many students as difficult to understand and this fact is given possibly the lack of contextualization of the contents taught in the high school curriculum and the inadequacy of the daily practice of students. Solving a problem is not just run synchronized steps to reach a desired result, or just memorizing of concepts. We analyze the potential of the method of teaching Linear Motion by bias of Didactic Situations proposed by Guy Brousseau, French theorist of the Didactic of Mathematics Education. For this, we proposed that the Didactic Situations were developed with three groups of 1st year of high school a school of public state of the Holy Spirit, at which students they had an active role in producing different kinds of actions, formulations and validations on the solution of the proposed problem. The research objectives were: 1- Check the production of knowledge of the basic concepts of Linear Motion: space, time, speed, acceleration and inertia through Didactic Situations; 2. Measure the performance of students after the application of Didactic Situations. Elected data collection tools were questionnaire, interview, logbook, pencil test and paper type and recording. As scientific and educational product, they were presented and discussed the Didactic Situations in a didactic guide to contribute to the teaching of this school subject. Checked by the qualitative and qualitative side the Didactic Situations contributed to production of the concepts of space, time, speed, acceleration and inertia, and that there are opportunities for improvement to strengthen the concept of acceleration. The performance in the production of knowledge about the concepts was measured at levels of proficiency. The results indicated that 68% of students are above the basics, however, we must do more to bring the other 32% to higher levels, indicates that are needed new challenges for these students maintain interest in research.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Triângulo Didático de Brousseau. ... 24
Figura 2- Maquete desenvolvida pelos alunos. ... 41
Figura 3 - Experimento moeda sobre a folha papel. ... 42
Figura 4 - Alunos durante simulação na rampa plano inclinado. ... 44
Figura 5 -Alunos durante atividade da bolha de xampu. ... 46
Figura 6-Diário de bordo de um grupo da Turma C. ... 48
Figura 7 - Estudantes durante planejamento de construção da maquete. ... 49
Figura 8 - Estudantes durante simulação na maquete. ... 50
Figura 9 - Gráfico construído na turma A para descrição do movimento. ... 52
Figura 10 - Tabela de um grupo da Turma C com dados atividade da Maquete. ... 53
Figura 11 - Estudantes verificando movimento da moeda sobre a folha de papel. ... 54
Figura 12 - Diário de bordo dos alunos. ... 55
Figura 13 - Grupo durante simulação de movimentos na rampa. ... 57
Figura 14 - Institucionalização na Situação Didática da Rampa. ... 57
Figura 15 - Registro de atividade de um grupo da turma C. ... 58
Figura 16 - Registro de atividade incompleta de grupo da turma A. ... 58
Figura 17 - Grupo verificando o movimento da bolha de xampu. ... 59
Figura 18 - Grupo verificando o movimento da bolha de xampu. ... 60
LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Resumo dos aspectos metodológicos e de análise da investigação ... 29
Tabela 2 - Conteúdos, atividades e instrumentos por aulas... 34
Tabela 3 - Plano de ensino das nove aulas ...36
Tabela 4 - Histórico de desempenho da escola Theodomiro Ribeiro Coelho no PAEBES...71
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 13
1.1 ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO ... 14
2 BREVE RESGATE HISTÓRICO DO ESTUDO DE MOVIMENTOS DOS CORPOS ... 16
2.1 FILÓSOFOS JÔNICOS ... 16
2.2 PLATÃO ... 16
2.3 HERÁCLITO DE ÉFESO ... 17
2.4 OS MILÉSIOS ... 17
2.4.1 Tales de Mileto ... 17
2.4.2 Anaximandro de Mileto... 18
2.4.3 Anaxímenes de Mileto ... 18
2.4.4 Demócrito e Anaxágoras ... 18
2.4.5 Parmênides ... 18
2.4.6 Aristóteles ... 19
2.4.7 Galileu Galilei ... 20
2.4.8 Newton ... 20
3 REFERENCIAL TEÓRICO ... 22
3.1 A TEORIA DAS SITUAÇÕES DIDÁTICAS: TEORIA E ESTUDOS ... 22
4 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ... 29
4.1 OBJETIVO GERAL DE PESQUISA... 29
4.1.1 Objetivos específicos de pesquisa ... 29
4.1.2 Método e Procedimentos ... 29
4.1.3 Sobre a Problematização e as quatro Situações Didáticas ... 39
4.1.3.1 Alto índice de acidentes de trânsito no município de Cariacica (Anexo II) ... 39
4.1.3.2 Situação Didática 1 – Experimento de uma maquete de trânsito (Apêndice I) ... 40
4.1.3.3 Situação Didática 2 – Experimento da moeda sobre uma folha de papel (Apêndice J)41 4.1.3.4 Situação Didática 3 – Experimento da rampa (Apêndice K) ... 43
4.1.3.5 Situação Didática 4 - Experimento da bolha no xampu (Apêndice L) ... 44
4.1.4 Questões Éticas ... 46
5 RESULTADOS, ANÁLISES E DISCUSSÃO ... 47
5.1.1 Modelagem da Situação Didática Maquete de Trânsito ... 47
5.1.2 Modelagem da Situação Didática Moeda sobre uma folha de papel ... 53
5.1.3 Modelagem da Situação Didática da Rampa ... 56
5.1.4 Modelagem da Situação Didática da Bolha de Xampu ... 59
5.2 ESTUDO QUANTITATIVO ... 62
5.2.1 Análise dos níveis de proficiência ... 62
6 PRODUTO EDUCACIONAL ... 71
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 72
8 INDICAÇÕES DE CONTINUIDADE... 74
REFERÊNCIAS ... 75
APÊNDICE A- Folha de rosto para pesquisa envolvendo seres humanos ... 77
APÊNDICE B - Autorização para desenvolvimento da pesquisa ... 78
APÊNDICE C - Termo de Assentimento Livre Esclarecido - TALE ... 79
APÊNDICE D - Termo de Consentimento Livre Esclarecido – TCLE - Menor ... 80
APÊNDICE E - Termo de Consentimento Livre Esclarecido – TCLE- Adulto ... 81
APÊNDICE F- Entrevista ... 82
APÊNDICE G - Teste do tipo lápis e papel sobre os conceitos de espaço, velocidade e aceleração... 84
APÊNDICE H - Alto índice de acidentes de trânsito no município de Cariacica-ES .. 87
APÊNDICE I- Situação Didática1- experimento de uma maquete de trânsito ... 89
APÊNDICE J- Situação Didática2- experimento da moeda sobre uma folha de papel 91 APÊNDICE K - Situação Didática3- experimento da rampa ... 92
APÊNDICE L - Situação Didática4- experimento da bolha no xampu (adaptado de Neves (2006)) ... 94
APÊNDICE M- Memorial ... 96
ANEXO I. Resultado 2015 – Física... 97
ANEXO II. Relatório anual de estatística de trânsito – Cariacica - 2013 ... 98
1 INTRODUÇÃO
A Secretaria da Educação do Estado do Espírito Santo (SEDU), em parceria com o Centro de Políticas Públicas da Universidade Federal de Juiz de Fora, possui desde 2009 uma avaliação diagnóstica denominada Programa de Avaliação da Educação Básica do Espírito Santo (PAEBES). O objetivo é avaliar os desempenhos de estudantes do Ensino Fundamental e Médio nas áreas de Linguagens e Códigos, Ciências Humanas, Matemática e Ciências da Natureza.
Conforme o PAEBES (2016), o Estado do Espírito Santo foi classificado em nível médio de proficiência e padrão de desempenho em Física como Básico em 4 níveis - Avançado, Proficiente, Básico e Abaixo do Básico – respectivamente, do mais alto ao mais baixo. Particularmente, a Escola Theodomiro Ribeiro Coelho foi categorizada como Abaixo do Básico, acompanhando o resultado do município em que está inserida (Anexo I).
Diante desse resultado, é útil que esforços sejam empreendidos no sentido de melhorar o ensino e a aprendizagem dessa disciplina escolar. A prática docente é de suma importância no desempenho dos estudantes, bem como a articulação dos conteúdos com o cotidiano do aluno e com suas experiências de vida, o que justifica a pergunta a seguir: Qual o potencial de ensino de Situações Didáticas para o favorecimento da aprendizagem em conceitos básicos – espaço, tempo, velocidade, aceleração e inércia - do Movimento Retilíneo?
A proposta de utilização de ambientes alternativos objetiva tornar o ensino de Física mais próximo e atraente ao estudante, de forma ele exerça um papel ativo em seu aprendizado e não seja apenas um ouvinte, mas sim formule hipóteses, resolva problemas, participe ativamente do processo de aprendizagem e desenvolva sua criatividade.
alternativo de estudo, tende a unificar e integrar as contribuições de outras disciplinas e proporciona melhor compreensão das possibilidades de aperfeiçoamento e aferição do ensino.
Tal abordagem se contrapõe ao ensino tradicional mecanicista que, segundo Saviani (2011), é classificado com transmissão de conteúdo com prática mecânica e sem criatividade, com automatismo e com negação de liberdade. Com esta preocupação, tem-se como objetivo geral construir um guia didático que apresente e explique como trabalhar com ambientes potencialmente alternativos ao mecanicismo, além de promover a criatividade e a construção de conhecimentos de conceitos básicos - espaço, tempo, velocidade, aceleração e inércia - do Movimento Retilíneo Uniforme e Uniformemente Variado, conforme o caso, por meio de quatro Situações Didáticas, validadas em seu potencial de aprendizagem e de desenvolvimento de criatividade.
Para atender a esse objetivo e responder à pergunta de pesquisa, perseguimos os seguintes objetivos específicos:
Verificar a construção de conhecimentos dos alunos de conceitos básicos do Movimento Retilíneo: espaço, tempo, velocidade, aceleração e inércia por meio de Situações Didáticas;
Medir o desempenho da construção de conhecimentos dos alunos após a aplicação das Situações Didáticas.
1.1 ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO
No capítulo 2, é descrito sobre o Programa de Avaliação da Educação Básica do Espírito Santo. O capítulo 3 apresenta um breve resgate histórico do estudo dos movimentos dos corpos. O capítulo 4, apresenta a Teoria das Situações Didáticas de Brousseau (2008) . Já o capítulo 5, intitulado Procedimentos Metodológicos, descreve como foi realizada a investigação e relaciona a aplicação das Situações Didáticas. Apresenta a abordagem de análise escolhida e seus respectivos instrumentos de coleta de dados, o contexto de estudo, os sujeitos, o problema do índice de acidentes de trânsito, as quatros situações didáticas e as questões de ética em pesquisa.
análise qualitativa das Situações Didáticas da Maquete, Moeda sobre a folha de papel, Rampa e Bolha de Xampu. Na segunda parte do Capítulo é feita a análise Quantitativa pelos níveis de proficiências descritos no PAEBES (2016).
O Capítulo 7, retrata a contribuição deste trabalho para pesquisadores, professores, alunos e sociedade em geral que queiram acessar o conteúdo e aplicar aulas com viés da Teoria das Situações Didáticas de Brousseau.
2 BREVE RESGATE HISTÓRICO DO ESTUDO DE MOVIMENTOS DOS CORPOS
O estudo do movimento dos corpos no decorrer dos anos passou por diversas modificações e concepções até os dias de hoje. É importante dizer que vários povos contribuíram para o desenvolvimento da compreensão da natureza, como os babilônicos e os egípcios, pois ambos tinham conhecimento em várias áreas, como: aritmética, geometria, arquitetura, astronomia etc.
Nesse processo de modificação da ciência, diversos filósofos e pesquisadores se debruçaram para compreender as questões existentes acerca do estudo do movimento de um corpo.
2.1 FILÓSOFOS JÔNICOS
Os Filósofos Jônicos foram pensadores entre os séculos VII e IV a.C. da Ásia Menor, que descreveram as primeiras ideias sobre os conceitos que envolvem a teoria de movimento dos corpos. Segundo Batista e Ferracioli (1999, p.188), esses filósofos acreditavam que a origem de tudo no universo derivava de uma substância. Esse pensamento ficou conhecido como a Teoria do Princípio. Nas palavras de Toribio (2012, p.12),
A grande virada do pensamento sobre a natureza nasce na Ásia Menor, o que pelo contexto histórico é adequadamente fundamentado. Historicamente, a Ásia Menor foi o lugar onde culturas como a Micênica, após a invasão dos Persas, desembarcaram e fundaram junto com outros imigrantes a cidade de Mileto, que por volta dos séculos VII e VI a.C. era a maior e mais rica cidade grega.
Tales de Mileto, Anaximandro de Mileto, Anaxímenes de Mileto e Heráclito de Éfeso foram os principais Filósofos da Escola Jônica, que, posteriormente, foram chamados por Aristóteles de ‘Físicos’.
2.2PLATÃO
Orientando de Sócrates, Platão nasceu no ano 427 a.C., e foi um grande viajante. Percorreu por vinte anos as Ilhas Gregas, Itália e Egito, até ser preso por uma embarcação espartana e posteriormente ser liberado com a ajuda de Anniceris (TORIBIO, 2012, p16).
Platão é o criador da teoria das ideias ou das formas, verdades acessíveis somente através da inteligência. Ele elabora seu sistema aproveitando parte das ideias de sistemas filosóficos anteriores, principalmente de Parmênides, Heráclito, Demócrito e Pitágoras (BATISTA e FERRACIOLI, 1999, p 188).
Em 387 a.C. fundou sua academia em Atenas, a qual permaneceu como centro de estudos até o ano de 529 d.C. O centro de estudos de Platão foi considerado com uma das primeiras universidades da civilização.
Platão acreditava que uma renovação do pensamento dos líderes era fundamental para atingir uma melhora moral de sua sociedade e com esse fim introduziu o conceito de rei-filósofo Nesta busca ele tentou passar da teoria à prática. A oportunidade se deu quando Dionísio tomou o poder em Siracusa, pois Dion, tio de Dionísio, era grande amigo de Platão e o novo rei era muito jovem, capaz de ser influenciado por um filósofo. (TORIBIO, 2012, p.12)
2.3HERÁCLITO DE ÉFESO
Heráclito foi um filosofo pré-socrático do século V a.C., que considerava o fogo como substância primordial. Em relação ao movimento, Heráclito tinha como ideia fundamental de que tudo se move.
Fundamentado no movimento geral e permanente de todas as coisas, Heráclito propõe sua filosofia natural segundo a qual o universo se encontra numa eterna e contínua transformação, ou seja, o universo é um eterno `vir-a-ser´ ou ´devir´. Em cada instante no mundo, todas as coisas estão se transformando em seus contrários num processo que culmina com o retorno de todas as coisas ao Fogo Central, de onde elas foram extraídas. (BATISTA e FERRACIOLI, 1999, p 188).
Uma das frases mais conhecidas de Heráclito e que evidencia sua relação com a cinemática é:
“Não se pode penetrar duas vezes ao mesmo rio” (TORIBIO, 2012, p.15).
2.4OS MILÉSIOS
2.4.1 Tales de Mileto
Na Ásia Menor, por volta dos séculos VII e IV a.C., despontou o filósofo Tales de Mileto (c.624-545 a.C.), que foi considerado por Aristóteles como um grande pensador e fundador da Filosofia (TORIBIO, 2012, p.12).
São chamados de Pré-Socráticos, pois antecedem Sócrates- o mestre de Platão. Estes filósofos não deixaram registros escritos de suas ideias, mas temos conhecimento deles unicamente pelos comentadores ou compiladores de textos antigos. Entre os principais comentadores está o próprio Aristóteles que comenta o pensamento destes filósofos chamando muitos deles de físicos. (TORIBIO, 2012, p.12)
2.4.2 Anaximandro de Mileto
Toribio (2012) afirma que há relatos de que o livro “Sobre a Natureza” seja de autoria de Anaximandro de Mileto (c.610-545 a.C.), matemático, astrônomo, geógrafo e político, possivelmente discípulo de Tales de Mileto. Diferente de Tales, Anaximandro atribuía as origens das coisas ao “Apeiron”, ou seja, uma ideia na Grécia de que as mudanças surgem como intercâmbios entre contrários (TORIBIO, 2012, p.13).
2.4.3 Anaxímenes de Mileto
Anaxímenes (c.580-500 a.C.) de Mileto foi discípulo de Anaximandro. Para ele, o elemento principal da natureza era o “ar”, ou seja, o “ar” como fonte de outros elementos. Tales, Anaximandro e Anaxímenes de Mileto foram fundadores da cultura científica do ocidente. (TORIBIO, 2012, p.13).
Para Thales esta substância seria a água, para Anaxímenes o ar e para Anaximandro uma substância infinita e indefinida chamada de Apeiron. Todavia, apesar de serem teorias distintas, os processos que dariam nascimento às coisas do universo têm um importante ponto em comum: o movimento. (BATISTA e FERRACIOLI, 1999, p 189).
2.4.4 Demócrito e Anaxágoras
Para Demócrito (c.460-370 a.C.) e Anaxágoras (c.500-428 a.C.), o universo infinito deriva do movimento em vértice, iniciado no cosmos, e que forma planetas e estrelas. Para esses filósofos, durante o processo de formação do universo, o movimento circular fez uma separação das partículas mais pesadas das leves, e as agrupou da seguinte maneira: os átomos mais pesados no centro do vértice e os mais leves nas bordas. (BATISTA e FERRACIOLI, 1999, p 189).
2.4.5 Parmênides
Parmênides (c.540 -450 a.C.) foi um filósofo que pensava o universo de forma diferente, destoando de alguns pensadores da época. Para ele, tudo o que percebemos pelos sentidos é aparência, e que a verdade é imutável e eterna. (BATISTA e FERRACIOLI, 1999, p 189).
A ideia básica do movimento para Parmênides seria a negação, considerando que o movimento de um corpo seria a mudança do Ser para o não Ser e do não Ser para o Ser, e isso seria para ele absurdo.
2.4.6 Aristóteles
Aristóteles (384 a.C.) foi o filósofo grego nascido em Estagia de Macedônia. Aristóteles estudou com bastante profundidade as características do movimento dos corpos. Ele acreditava que a natureza agia de forma a eliminar, ou não permitir, a existência do vácuo, e que todo o movimento estava associado a uma mudança ou casa (TORIBIO, 2012, p.22).
Quando ele tinha 17 anos foi para Atenas estudar na academia de Platão, por vinte anos permaneceu na academia. No ano 347 a.C. , ele partiu de Atenas e percorreu várias cidades da Ásia Menor. No ano de 343 a.C. recebeu o convite do rei Filipe II para ser o preceptor do filho dele, que se tornaria Alexandre – o Grande. No ano de 335 a.C. voltou a Atenas e fundou o Liceu, no qual formou uma legião de seguidores. Foi nesta época do Liceu que Aristóteles possivelmente escreveu a maioria de seus tratados. (TORIBIO, 2012, p.21)
Em sua obra ‘Física’ inicia uma abordagem meticulosa da noção de Princípio, e nega a ideia de um Princípio único para as coisas ao adotar uma teoria do Princípio múltiplo (BATISTA e FERRACIOLI, 1999, p 190). Toribio (2012) destaca que, nas obras ‘Metafísica’ e ‘Física’, Aristóteles considera o estudo dos movimentos dos corpos, conceituando o movimento em duas vertentes: ser em potência e o ser em ato.
Para ele tem sentido falar de movimento como passagem de aquilo que é “potência” para o ato. O significado de movimento para Aristóteles é mudança. Ele especifica quatro formas de movimento ou mudança: geração e corrupção, isto é, nascimento e destruição; mudança de qualidade; de tamanho e de deslocamento. Além disto, associa a todo movimento, mudança, uma causa. (TORIBIO, 2012, p.21)
Aristóteles classifica os movimentos em Movimento natural e Movimento violento ou forçado. O Movimento natural é o que anima os corpos e faz com que voltem aos seus lugares de origem ou natural, por exemplo: a água move-se em direção ao centro do universo e o ar move-se em direção à periferia do mundo. Já o Movimento forçado é quando um corpo está sob ação de um agente motor externo (BATISTA e FERRACIOLI, 1999, p 190).
Assim, em qualquer circunstância envolvendo o movimento, é fundamental para Aristóteles, o conceito de Motor, o que o leva à definição do motor da grande esfera celeste, então denominada de Primeiro Móvel. O motor, neste caso, é associado à providência divina. A alma é o motor dos seres vivos e, de forma semelhante, os corpos em movimento dos seres vivos e, de forma semelhante, os corpos em movimento deverão se ‘empurrados’ por um motor. (BATISTA e FERRACIOLI, 1999, p 190).
velocidade de um corpo é proporcional à resistência do meio em que ocorre o movimento (MULLER, 2006, p 28).
2.4.7 Galileu Galilei
Galileu Galilei, de nacionalidade italiana e nascido em Pisa em 1564, foi uma personalidade fundamental no estudo dos movimentos dos corpos. Galileu escreveu suas pesquisas sobre movimento ao longo de sua vida e discutiu as causas e pressupostos dos movimentos. Em uma de suas obras sobre a Mecânica, Galileu fez várias experimentações sobre a ciência dos movimentos dos corpos e que hoje recebe o nome de Dinâmica. Ele sugeria que, em um plano horizontal, sem atrito, um corpo conservaria seu movimento indefinidamente. Decorre daí as primeiras ideias sobre a futura lei da Inércia (GALILEU, 1988, p 154). Segundo o entendimento dele, os movimentos constantes ou uniformes são aqueles cujos espaços, percorridos por um móvel em tempos quaisquer, são iguais entre si. Em relação ao movimento acelerado, menciona o Físico.
Por esse motivo acreditamos que não nos afastamos absolutamente da justa razão, se admitimos que a intensificação da velocidade (intentionem velocitatis) é proporcional à extensão do tempo; pelo que podemos definir o movimento, do qual devemos tratar, da seguinte maneira: chamo movimento igualmente, ou o que é o mesmo, uniformemente acelerado, àquele que, partindo do repouso, adquire, em tempos iguais, momentos (momenta) iguais de velocidade (GALILEU, 1988, p. 160-161)
Galileu descobriu que esse movimento, ao desprezar a resistência do ar, faz com que o corpo, quando abandonado do repouso, caia na superfície da terra com velocidades crescentes e que a variação da velocidade é constante em intervalos iguais. Essas noções conduziram Galileu ao estudo da Dinâmica, ao descrever leis matemáticas sobre o movimento de corpos terrestres.
2.4.8 Newton
Isaac Newton nasceu no dia de natal, em 1642, na cidade de Lincolnshire, e foi possivelmente um dos maiores Físicos da história. O trabalho desenvolvido por ele é a fundamentação da mecânica.
Toribio (2012) relata que no livro “Os princípios matemáticos da filosofia natural”, publicado em 1687 por Newton, encontra-se a definição de conceitos de quantidade de movimento, massa de um corpo, e introduz conceitos de força.
Em relação à quantidade de movimento Newton descreveu que:
velocidade ao dobro numa estrada sem curvas, o que acontece é que a quantidade de movimento também dobra. Se o carro se desloca sobre uma curva mantendo a mesma velocidade, o que acontece pelo principio da inércia é que se precisa de uma força é o que Newton denominou de força centrípeta (TORIBIO,2012, p 49).
Para complementar o estudo dos movimentos, Newton definiu características dos movimentos e também leis gerais. Ele definiu espaço e tempo como absolutos, o espaço é definido por geométrica de Euclides e não depende do movimento de outro corpo. O tempo também é independente de qualquer objeto, flui sem parar. Como mencionado, Isaac Newton criou três lei gerais da mecânica, as quais são:
Lei da Inércia
Todo corpo permanece em seu estado de repouso ou movimento uniforme em linha
reta, a menos que seja obrigado a mudar seu estado por forças impressas nele.
Principio Fundamental da Dinâmica
A mudança do movimento é proporcional à força motriz impressa; e se faz segundo a
linha reta pela qual se imprime essa força.
Principio da Ação e Reação
A uma ação sempre se opõe uma reação igual, ou seja, as ações de dois corpos são
iguais e se dirigem as partes contrárias.
3 REFERENCIAL TEÓRICO
3.1A TEORIA DAS SITUAÇÕES DIDÁTICAS: TEORIA E ESTUDOS
A teoria das Situações Didáticas propicia ao estudante um perfil de pesquisador, de maneira que a interação feita entre os sujeitos envolvidos e o ambiente de pesquisa conduz a algo novo para o aluno, não mais como um telespectador perante a aula, mas sim como um dos atores desse processo de construção do conhecimento.
Guy Brousseau (2008), pesquisador da Didática da Matemática Francesa, hoje professor aposentado do Instituto Universitário de Formação de Professores (IUFM), juntamente com seu grupo de estudos, criou uma teoria denominada "Teoria das Situações Didáticas" (TSD). As situações de ensino de Brousseau (2008) têm aporte teórico em Piaget, nos aspectos de adaptação (assimilação e acomodação), por entender que a aprendizagem é uma ação endógena, ou seja, de dentro para fora. Em Vigotski, no que diz respeito aos aspectos sociais e culturais da aprendizagem, aspectos exógenos aos seres humanos.
A proposta de Brousseau (2008) com a TSD é o desenvolvimento de situações de ensino que gerem observação da aprendizagem em cada etapa do processo de produção do conhecimento matemático, considerando estruturas lógicas de desenvolvimento e as diversas formas de produções dos alunos nas aulas.
Segundo Brousseau (2008), a Teoria das Situações Didáticas diz que cada conhecimento pode ser determinado por uma situação, com participação e relação entre o aluno, professor e o saber. Assim, uma Situação Didática (SD) é: “É todo o contexto que cerca o aluno, nele incluídos o professor e o sistema educacional”. (BROUSSEAU, 2008, p. 21)
Brousseau (2008) destaca que as principais características das Situações Didáticas:
Ensino que tem por objetivo principal o funcionamento do conhecimento como construção livre do aluno em suas relações com um meio adidático;
O aluno constrói conhecimento por meio de diversas formas de adaptação às restrições de seu entorno;
Uma estratégia para que o aluno aprenda produzindo, fazendo com que os conhecimentos funcionem e evoluam em condições semelhantes às que ele encontrará no futuro;
Um processo de socialização no qual o professor faz com que o aluno aceite a responsabilidade de uma situação de aprendizagem ou de um problema, e assuma ele mesmo as consequências dessa transferência;
Elaboradas para que o aluno perceba que o novo conhecimento almejado é o meio mais eficaz para resolver a situação proposta.
Eficazes para encaminhar e resolver a situação;
Desenvolvidas para que o aluno faça a si mesmo as perguntas que são de domínio do professor, tão importantes quanto as respostas e, dentro do possível, que façam sentido para o estudante.
Para Gálvez (1996), a TSD contribui para a compreensão das relações existentes no contexto escolar, as interações que ocorrem em sala de aula e que são propícias para a construção do conhecimento.
Figura 1- Triângulo Didático de Brousseau.
Fonte: (BROUSSEAU, 2008, p. 54).
As proposições de Brousseau são caracterizadas da seguinte forma: “A comunicação didática fornece aos seus envolvidos um instrumento de controle ou regulariza um determinado meio. Desse modo, se faz necessário que o sujeito aprendente tenha consciência da capacidade de exercer o controle de uma situação ou um meio” (SILVA, 2011, p.26).
Em sua teoria, Brousseau (2008) utiliza o termo milieu ao se referir aos recursos, ao ambiente que permite a interação entre o aluno, professor e saber perante uma situação. São exemplos de ‘mileus’: Jogos, situações vivenciadas, colegas, uma história contada ou uma experiência já realizada pelo aluno.
Para Brousseau (2008), o professor deve exercer o papel de pesquisador perante uma Situação Didática, e ter um papel cíclico durante a situação, procurando situações-problemas em que os alunos possam dar sentido ao conhecimento, vivenciando e contextualizando. O professor deve auxiliar o aluno no sentido de descontextualizar, modelando métodos matemáticos de modo que possa ser utilizado universalmente em uma situação- problema.
Brousseau (2008) enfatiza que a ideia básica da Situação Didática é proporcionar ao aluno o papel de pesquisador, ele deve ter a capacidade de ‘aprender a aprender’, que envolve etapas como coleta de dados, busca por informações, formulações, descarte de informações irrelevantes e construção e planejamento de ações etc.
O conhecimento em uma Situação Didática possui papel de antecipação. Para Gálvez (1996), o conhecimento é uma resposta aos jogos, situações-problemas ou problemas encontrados no contexto social do aluno. As relações e transformações do conhecimento perante uma situação conduzem à produção de novos conhecimentos, a um saber cultural. Brousseau (2008) empresta de Bachelard a ideia de que um novo conhecimento se constrói baseado em conhecimentos antigos.
Componente essencial para modelagem das Situações Didáticas segundo Brousseau (2008) são os contratos didáticos, que regulam as relações e os objetivos implícitos do professor perante a Situação Didática. Almouloud (2007) comenta que o contrato didático não é composto apenas por regras de convívio ou lista de combinados, esse contrato seria contrato pedagógico. O contrato didático seria referente ao processo de ensino e de aprendizagem, geralmente não escrito. Contudo, são ações que o professor espera do aluno e atitudes que o aluno espera do professor, de um modo geral. Assim, o que está explicitado no contrato didático são questões sobre avaliações e como as atividades serão feitas.
Para Brousseau (2008), quando o aluno for capaz de aplicar por si próprio o conhecimento em uma situação fora do contexto de ensino e na ausência das intenções do professor, a situação torna-se adidática. Para o autor, as situações adidáticas elaboradas com fins didáticos determinam o conhecimento transmitido em um determinado momento e o sentido particular que ele assumirá, em razão das restrições e deformações adicionadas à situação fundamental. (BROUSSEAU, 2008, p. 36)
Brousseau (2008) divide as situações adidáticas em quatro momentos:
Formulação: o aluno cria um modelo que tenha sentido para ele. Nesse tipo de situação o aluno troca informações com seus ‘milieus’;
Validação: O aluno valida se o modelo criado anteriormente é pertinente e se pode ser utilizado na situação proposta.
Institucionalização: Destinada a estabelecer a socialização do conhecimento. Nessa fase, a intenção do professor é revelada perante os alunos. Este momento o professor retorna ao protagonismo e confere junto aos alunos os resultados obtidos, os objetos de estudos e as produções deles.
Azevedo (2008) analisa uma sequência didática de Física com base nas teorias de Guy Brousseau . A pesquisa realizada em dois cursos que pretendiam atualizar o currículo do curso de Física do Ensino Médio com a inserção da Física Moderna e Contemporânea. Aquela pesquisa teve com o objetivo verificar as possibilidades de uma sequência didática tornar-se parte do saber escolar, por meio do aceite dos alunos.
Em seu artigo intitulado “Brousseau e a ideia de Situação Didática”, Pommer (2008) descreve as etapas para a construção de uma Situação Didática e as principais contribuições dessa teoria para o processo de ensino e aprendizagem. Pommer (2013) também analisa a Engenharia Didática em sala de aula utilizando uma Situação Didática envolvendo as Equações Diofantinas Lineares, e conclui que o aluno reflete e simula tentativa, de modo a eleger um procedimento para resolver problemas.
Aguiar (2013), verificou o processo de aprendizagem da cartografia escolar desenvolvida com professores do 5º ano da educação básica ele analisou o ensino de mapas utilizando a Situação Didática recomendada por Brousseau, apresentou um modelo que descreve as atividades do professor e do aluno. Para Aguiar (2013), a didática é um processo de ensino que pretende levar o aluno a pensar e a construir ativamente seu conhecimento. Aguiar (2013) apud Brousseau destaca que:
Para o autor, o aluno perante a TSD tem uma postura como sujeito atuante durante o processo de aprendizagem, age como pesquisador, cria estratégias, prova hipóteses, socializa o que aprendeu, bem como questiona resultados, faz sugestões, enfim, participa ativamente. Já para o papel do professor, Aguiar (2013) ressalta que o mesmo deve criar Situações Didáticas com o objetivo da aprendizagem dos estudantes. Por meio da elaboração de problemas simples e contextualizados, e que é necessária uma articulação entre o conteúdo e os procedimentos didáticos durante cada situação de ensino.
Já os estudiosos Ferreira, Soares e Lima (2009) pesquisaram a contribuição dos ambientes de geometria dinâmica na formação de professores de Matemática. Eles concluíram que as dificuldades, geralmente encontradas na transição do conhecimento de natureza empírica para a natureza formal, podem ser minimizadas ou suplantadas por meio de ambientes que permitam a interação, a prova, a demonstração, a visualização, a conjecturação e a generalização.
De acordo com Ferreira, Soares e Lima (2009), a Teoria das Situações Didáticas, apresenta um estudo sobre eventos relevantes ao organizar e apresentar atividades sobre conteúdos matemáticos, tornando a educação matemática mais significativa para o aprendiz.
Para esses autores:
A utilização do modelo de Situação Didática proposta pela Escola Francesa, ao permitir que fossem contemplados os papéis reservados a aluno e professor no processo ensino-aprendizagem, possibilitou uma realização didática em que se aplicaram os pressupostos da teoria piagetiana: os alunos (professores participantes) foram os construtores de seu conhecimento, tendo no professor (pesquisador) um provocador e mediador e, assim, atingindo saberes e ascendendo relativos níveis de pensamento geométrico. (FERREIRA, SOARES e LIMA, 2009, p. 213)
4 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
Para desenvolvimento da pesquisa, foram elaborados ambientes alternativos para o ensino introdutório de Movimento Retilíneo pela via das Situações Didáticas. Para isso, foram elaboradas quatro situações didáticas que visaram promover a construção de conhecimento dos alunos em conceitos básicos do Movimento Retilíneo, a saber: espaço, tempo, velocidade, aceleração e inércia.
O perfil da pesquisa tem um viés qualitativo, ao verificar a construção de conhecimentos dos alunos sobre Movimento Retilíneo e seus conceitos básicos, bem como quantitativo, quando a investigação mede os desempenhos epistemológicos dos estudantes a partir das Situações Didáticas.
4.1 OBJETIVO GERAL DE PESQUISA
Objetivo geral construir um guia didático que apresente e explique como trabalhar com ambientes potencialmente alternativos ao mecanicismo, além de promover a criatividade e a construção de conhecimentos de conceitos básicos - espaço, tempo, velocidade, aceleração e inércia - do Movimento Retilíneo Uniforme e Uniformemente Variado, conforme o caso, por meio de quatro Situações Didáticas, validadas em seu potencial de aprendizagem e de desenvolvimento de criatividade.
4.1.1 Objetivos específicos de pesquisa
1- Verificar a construção de conhecimentos dos alunos de conceitos básicos do Movimento Retilíneo: espaço, tempo, velocidade, aceleração e inércia por meio de quatro situações didáticas;
2- Medir o desempenho dos alunos após a aplicação das situações didáticas.
4.1.2 Método e Procedimentos
Para cumprir os objetivos da pesquisa, foi necessário perseguir os objetivos metodológicos abaixo descritos.
Gravar em áudio e vídeo as ações dos grupos de alunos em meio à realização das Situações Didáticas;
Solicitar aos grupos de alunos a elaboração de um diário de bordo contendo as observações por eles efetuadas, além de mencionar suas dúvidas e certezas.
Coletar o diário de bordo dos alunos contendo os dados das Situações Didáticas;
Aplicar em cada aluno um teste do tipo lápis e papel;
Entrevistar, com base em um roteiro semiestruturado, quatro alunos de cada turma, sendo dois com baixo desempenho no teste do tipo lápis e papel e dois com alto desempenho nesse mesmo instrumento;
A pesquisa foi realizada na escola EEEFM Theodomiro Ribeiro Coelho, situada no Bairro Novo Horizonte, em Cariacica/ES. Participaram deste estudo três turmas de primeiro ano do Ensino Médio, em um total de 104 alunos, com faixa etária de 14 a 17 anos, distribuídos como na Tabela 1.
As turmas que foram escolhidas possuíam mesmo perfil disciplinar, de desempenho epistemológico e condições socioculturais, conforme entrevista realizada com pedagoga, coordenação e direção da escola. Além disso, os instrumentos de coleta de dados foram os mesmos para todas as turmas.
Os participantes da pesquisa eram estudantes do primeiro ano do Ensino Médio. Os alunos possuíam condições sociais semelhantes: eram de classe média baixa, apresentavam culturas similares e estudavam no mesmo turno. Todos os participantes foram convidados a participar dessa investigação, que faz parte desta dissertação de mestrado, sendo também informados de que o objetivo foi experimentar modos diferenciados de ensino. Após o processo, foram informados sobre os resultados obtidos.
A seguir apresentamos um resumo (Tabela 1) metodológico e de análise dos resultados em sintonia com os objetivos da dissertação.
Tabela 1-Resumo dos aspectos metodológicos e de análise da investigação.
Objetivos Variáveis Método Instrumentos Sujeitos Análise
1 - Verificar a construção de conhecimentos dos alunos sobre Movimento Retilíneo após a
Espaço Tempo Velocidade Aceleração
Qualitativo
Gravação em áudio e vídeo, diário de bordo dos alunos e do pesquisador.
Turma A –36 alunos Turma B – 36 alunos Turma C – 32 alunos
aplicação da Situação Didática nas três
turmas Entrevista semiestruturada.
Turma A – 4 alunos Turma B – 4 alunos Turma C – 4 alunos 2– Medir o
desempenho dos alunos após a aplicação das Situações Didáticas. Espaço Tempo Velocidade Aceleração
Quantitativo Teste do tipo lápis e papel (individual)
Turma A – 36 alunos Turma B – 36 alunos Turma C – 32 alunos Contagem de pontos; Categorias: Abaixo do Básico, Básico, Proficiente e Avançado. Fonte: (Elab. pelo autor, 2016).
Os dados qualitativos foram analisados considerando a teoria de Brousseau (2008) para as variáveis tempo, espaço, velocidade e aceleração. Pelo lado quantitativo, os desempenhos dos alunos foram estratificados em 3 quartis, formando, assim, 4 grupos. O primeiro tendo como resultado de 0% a 24,9% (Abaixo do Básico), de 25% a 49,9% (Básico), de 50% a 74,9% (Proficiente) e de 75% a 100% (Avançado), seguindo a estratificação dada pelo PAEBES.
Os registros obtidos nos instrumentos gravação em áudio e vídeo, diário de bordo dos alunos, do pesquisador e entrevista semiestruturada foram analisados em quatro momentos de conforme definido por Brousseau: ação, formulação, validação e institucionalização.
Quando verificado nos instrumentos e durante a aula a participação dos estudantes em situações cujas soluções exigem conhecimento prévio, e que aja ação do aluno e que não seja totalmente mecanicista é classificado como Situação de Ação. Verificado nas atividades etapas de planejamentos e que tiveram a participação ativa dos estudantes classificamos como Situação de Formulação. Ao verificar que o aluno valida plano criado anteriormente é pertinente e se pode ser utilizado na situação proposta é caracterizado com Situação de Validação. Quando verificado a participação do professor durante as atividades para fazer uma intervenção ou socialização do conhecimento classificamos como Situação de Institucionalização.
de direção /ponto de referência, identifica taxas de mudança de posição dos móveis e que compreende a variação da velocidade por intervalo de tempo.
Os resultados obtidos no instrumento Teste do tipo lápis e papel são agrupados em níveis de proficiência: abaixo do básico, básico, proficiente e avançado.
Para cada disciplina e etapa de escolaridades avaliadas, esses agrupamentos apresentam descrições de habilidades e competências diferentes e são elaborados com base em aspectos cognitivos que indicam o rendimento dos estudantes. Além de evidenciar um significado pedagógico, cada um desses grupos, denominados Padrões de Desempenho, possui elementos capazes de orientar os projetos de intervenção de gestores e equipes pedagógicas. (PAEBES, 2014, p. 24).
Estudantes que apresentam resultados menores do que 24,9% são classificados no padrão de desempenho abaixo do básico demonstram desenvolvimento elementar das principais habilidades da sua etapa de escolaridade.
Nos testes de proficiência, tendem a acertar apenas aqueles itens que avaliam as habilidades consideradas basilares, respondidos corretamente pela maior parte dos estudantes e, portanto, com maior percentual de acertos. A localização neste padrão indica carência de aprendizagem em relação ao que é previsto pela Matriz de Referência e aponta, à equipe pedagógica, para a necessidade de planejar um processo de recuperação com esses estudantes, a fim de que se desenvolvam em condições de avançar aos padrões seguintes. (PAEBES, 2014, p. 25).
Para os estudantes que obtiverem resultado de 25% a 49,9% estão no padrão de desempenho básico, também demonstram desenvolvimento elementar das principais habilidades da sua etapa de escolaridade, contudo já respondem a problemas ou questões com menor percentual de acerto.
Neste Padrão de Desempenho, os estudantes ainda não demonstram o desenvolvimento considerado apropriado das habilidades básicas avaliadas pela Matriz de Referência, para a etapa de escolaridade em que se encontram. Contudo, respondem itens com menor percentual de acerto e que avaliam habilidades mais complexas, quando comparados com o verificado no padrão anterior. A equipe pedagógica deve elaborar um planejamento em caráter de reforço para os estudantes que se encontram neste padrão, de modo a consolidar aquilo que eles já aprenderam, sistematizando esse conhecimento e dando suporte para uma aprendizagem mais ampla e densa. (PAEBES, 2014, p. 25).
Os estudantes no padrão de desempenho de 50% a 74,9% são classificados como proficiente e possuem conhecimentos essenciais de seu nível escolaridade, possuem condições de avançar.
Padrão de Desempenho. Esses estudantes demonstram atender às condições mínimas para que avancem em seu processo de escolarização, ao responder aos itens que exigem maior domínio quantitativo e qualitativo de competências, em consonância com o seu período escolar. É preciso estimular atividades de aprofundamento com esses estudantes, para que possam avançar ainda mais em seus conhecimentos. (PAEBES, 2014, p. 25).
No padrão de desempenho avançado são aqueles estudantes que apresentaram um resultado no teste de 75% a 100%, tais alunos possuem conhecimentos essenciais de em seu nível escolaridade, possuem condições de novos desafios.
Quando o estudante demonstra, nos testes de proficiência, ir além do que é considerado básico para a sua etapa escolar, como ocorre com os estudantes que se encontram neste Padrão de Desempenho, é necessário proporcionar desafios a esse público, para manter seu interesse pela escola e auxiliá-lo a aprimorar cada vez mais seus conhecimentos. Esses estudantes costumam responder corretamente, com base na Matriz de Referência, a um maior quantitativo de itens, englobando aqueles que avaliam as habilidades consideradas mais complexas e, portanto, com menor percentual de acertos, o que sugere a sistematização do processo de aprendizagem de forma consolidada para aquela etapa de escolaridade. Entretanto, há que se considerar que o desenvolvimento cognitivo é contínuo, permitindo aprendizagens constantes, conforme os estímulos recebidos. (PAEBES, 2014, p. 25).
A gravação em áudio e vídeo das aulas teve como objetivo registrar o comportamento criativo e a produção de conhecimento dos participantes perante as Situações Didáticas no decorrer da atividade/aula.
O Diário de Bordo do aluno se constituiu em registros sobre as ações dos alunos acerca das variáveis em estudo, em ordem cronológica das etapas realizadas, contendo anotações detalhadas de todos os fatos, passos, indagações, investigações, entrevistas, testes, resultados e respectivas análises dos grupos de alunos.
O Diário de Bordo dos grupos de alunos se constituiu em registros de todas as respostas das atividades propostas, com anotações das observações por eles efetuadas, além de mencionar suas dúvidas e certezas.
A entrevista (Apêndice F) foi do tipo semiestruturada e visou obter informações qualitativas sobre o conhecimento de conceitos básicos do Movimento Retilíneo, baseadas em um roteiro não rigidamente aplicado. Em geral, o tempo para realizar entrevistas é maior do que o tempo de resposta de um questionário ou de um teste do tipo lápis e papel. Uma entrevista semiestruturada possibilita flexibilidade na aplicação, adaptação do roteiro com a proposta de pesquisa, viabiliza melhor compreensão e esclarecimentos sobre as respostas dos sujeitos e pode ser aplicada a pessoas que não estejam aptas para escrita ou leitura. Para a entrevista foram selecionados quatro alunos de cada turma, sendo dois alunos com alto desempenho no instrumento lápis e papel e outros dois alunos com baixo desempenho no mesmo instrumento. Esse instrumento visou captar mais profundamente aspectos difíceis de serem colhidos nos demais instrumentos e foi aplicado, isoladamente, na biblioteca da escola.
Tabela 2-Conteúdos, atividades e instrumentos por aulas.
Aulas Conteúdos Atividades Instrumentos
1 e 2ª Introdução ao ensino de Física; Grandezas Físicas e Sistema Internacional de Unidades;
Na primeira aula é apresentado o problema do “Alto índice de vítimas de rachas, manobras perigosas e alta velocidade no município de Cariacica/ES”. Propor a simulação, por meio de experimentos, e verificar as grandezas envolvidas nesses acidentes de trânsito. Dividir os alunos em grupos de até cinco alunos para desenvolvimento e planejamento do trabalho de investigação.
Na segunda aula é realizado planejado e construído o experimento da maquete de trânsito.
Diário de Bordo; Filmagem 3ª e 4º Grandezas Físicas e Sistema Internacional de Unidades;
Na terceira aula os alunos iniciaram as simulações na maquete construída, seguindo algumas etapas propostas no roteiro do experimento da maquete, aferindo grandezas e unidades necessárias para verificar os resultados obtidos nas simulações. Na quarta aula o experimento da maquete é
construído.
Realizar o experimento da moeda sobre uma folha de papel, bem como se verificar a função do cinto de segurança e sua relação com o movimento uniforme e a primeira lei de Newton.
Diário de Bordo; Filmagem. 5ª e 6ª Conceitos físicos fundamentais; Grandezas fundamentais da mecânica: tempo, espaço, velocidade e aceleração.
Na quinta aula desenvolver o experimento da rampa e abordar o movimento uniformemente variado. Realizar as simulações de movimentos com carros de brinquedo e desenvolver as atividades conforme roteiro do experimento.
Na sexta aula realizar o experimento da bolha no xampu. Os estudantes observam o movimento das bolhas de acordo com a viscosidade da solução e verificam as grandezas envolvidas em seu movimento.
Diário de Bordo; Filmagem 7ª e 8ª Introduzir as ferramentas básicas: – gráficos e vetores – conceitos de grandezas vetoriais e escalares. Descrições do movimento e sua interpretação: quantificação do movimento e sua descrição matemática e gráfica; Movimento Retilíneo Uniformement e Variado.
Na sétima aula concluir o experimento da bolha no xampu.
Na oitava aula, após as simulações, os alunos devem formular conjecturas e levantaram hipóteses justificando as simulações realizadas. Nesta aula, os alunos desenvolvem uma pesquisa sobre os tipos de movimentos e suas funções horárias; a pesquisa pode ser feita no laboratório de informática. Após a pesquisa em laboratório, os alunos serão a propor soluções para resolver o problema do alto índice de acidentes em Cariacica. Cada grupo apresenta sua proposta e suas anotações para a resolução desse problema.
Fonte: (Elab. pelo autor, 2016). 9ª Avaliações e
coleta de dados
Na nona e décima aulas serão aplicadas os instrumentos de coletas de dados (Teste do tipo lápis e papel).
Apresentamos também a seguir (Tabela 3) o planejamento do ensino das nove aulas.
Tabela 3- Plano de ensino das nove aulas. E.E.E.F.M. “THEODOMIRO RIBEIRO COELHO”
PLANO DE ENSINO
Professor: Marcus Vinícius Vieira Ferreira Turma: 1ª Série do Ensino Médio
Tema: Movimento Retilíneo Uniforme e Uniformemente Variado
Problematização: O alto índice de acidentes de trânsito no município de Cariacica – ES
Conteúdo:
Introdução ao ensino de Física
Grandezas Físicas e Sistema Internacional de Unidades;
Conceitos físicos fundamentais; Grandezas fundamentais da mecânica: tempo, espaço, velocidade, aceleração e inércia.
Descrições do movimento e sua interpretação: quantificação do movimento e sua descrição matemática e gráfica.
Objetivos Conceituais:
Introdução ao ensino de Física; Grandezas Físicas e Sistema Internacional de Unidades;
Compreender a Física como Ciência e sua aplicação cotidiana;
Identificar Grandezas Físicas (espaço, tempo, velocidade, aceleração);
Compreender o Sistema Internacional de Unidades e suas aplicações.
Conceitos Físicos fundamentais; Grandezas fundamentais da mecânica: tempo, espaço, velocidade, aceleração e inércia.
Aplicar conceitos Físicos a situações reais;
Ressaltar a importância dos conceitos fundamentais para compreensão dos movimentos dos corpos, citando o problema do Trânsito;
Introduzir as ferramentas básicas: – gráficos e vetores – conceitos de grandezas vetoriais e escalares.
Compreender as ferramentas básicas da Física para a leitura de situações reais
Conceituar grandezas vetoriais e escalar
Descrições do movimento e sua interpretação: quantificação do movimento e sua descrição matemática e gráfica; Movimento Retilíneo Uniformemente Variado.
Definir tipos de movimentos e suas características;
Simular e analisar movimentos com a utilização da maquete de movimentos; Interpretar movimentos de corpos
Experimentos que explicam a problematização e que contribuem com a aprendizagem de Física pelos alunos:
Construção do experimento de uma maquete de trânsito
A moeda sobre uma folha de papel
Experimento do movimento da bolha de xampu.
Estratégias:
Avaliação Diagnóstica (conhecimento prévio)
Aplicação da Teoria das Situações Didáticas
Aplicar instrumentos de coleta durante as atividades para verificar:
Verificar a construção de conhecimentos dos alunos sobre Movimento Retilíneo Uniforme e Uniformemente Variado após a aplicação da Situação Didática nas três turmas
Medir o desempenho dos alunos após a aplicação das Situações Didáticas.
Recursos Materiais:
Laboratório de Informática;
Diário de bordo;
Instrumentos para gravação das aulas;
Quadro Branco.
Avaliação:
Entrevista semiestruturada com grupo de estudantes
Teste do tipo lápis e papel
4.1.3 Sobre a Problematização e as quatro Situações Didáticas
Para desenvolver a pesquisa, foi proposto aos alunos um estudo sobre o alto índice de acidentes de trânsito no município de Cariacica, com a aplicação de quatro Situações Didáticas para compreenderem os conceitos de espaço, tempo, velocidade e aceleração. A seguir, uma descrição da problematização e das Situações Didáticas.
4.1.3.1 Alto índice de acidentes de trânsito no município de Cariacica (Anexo II)
O município de Cariacica possui uma área de 280 km², com localização limitada entre ao norte com Santa Leopoldina, a oeste com Domingos Martins, ao sul com Viana e a leste com Vila Velha, Serra e Vitória, sendo cortado pelas rodovias BR 262 e BR 101. Junto com municípios adjacentes compõe a região metropolitana da Grande Vitória. Um problema recorrente no município é o alto índice de acidentes de trânsito.
Pode-se verificar, conforme estatísticas do Departamento Estadual de Trânsito (DETRAN/ES, 2013), que a quantidade de vítimas de “rachas”, manobras perigosas e alta velocidade em Cariacica é 31,14%.
Abaixo segue o gráfico anual de estatística de Cariacica para verificação desses indicadores. Gráfico 1 - Relatório anual de estatística de trânsito – 2013.
Fonte: (DETRAN/ES, 2013).
4.1.3.2Situação Didática 1 – Experimento de uma maquete de trânsito (Apêndice I)
A proposta da maquete de trânsito consistiu na construção de uma rodovia experimental com algumas características de uma rodovia real. Para realizar o experimento, o estudante teve a oportunidade de utilizar sua criatividade para projetá-la com semáforos, sinalização de trânsito, faixas de pedestres, entre outros aspectos que julgar necessários. A proposta inicial é de que a rodovia fosse construída na calçada interna da escola, mas, de fato, optamos por construi-la em uma maquete de isopor a pedido dos próprios alunos. A ideia é que as medidas da pista fossem definidas pelos próprios alunos e que a autonomia, a criatividade e o ambiente alternativo fossem totalmente incentivados na construção da rodovia.
Após a construção da rodovia experimental, os alunos foram divididos em grupos, fazem simulações de movimentos com carros de brinquedo ou de controle remoto. A seguir segue o roteiro para desenvolvimento da atividade:
1º Etapa – Divisão dos grupos de trabalho: o professor deve propor a criação de grupo de alunos para execução da atividade. Para que aja aproveitamento e envolvimento de todos participantes os grupos devem conter no máximo 5 alunos.
2º Etapa – Aquisição do material:o professor deve providenciar juntos aos alunos os materiais necessários para execução da atividade como: cronômetro, trena ou régua, fita adesiva e materiais diversos para construção da rodovia conforme decisão/criatividade do grupo de alunos.
3º Etapa – Iniciando a atividade: reúna com seu grupo de trabalho e faça o planejamento de construção da rodovia;
4º Etapa – Meça em linha reta a distância (espaço; comprimento) da rodovia criada; 5º Etapa – Inicie as simulações:
a. Um dos participantes, com o auxílio do cronômetro, realiza a leitura do intervalo de tempo consumido, anotando essa medida, enquanto outro participante verifica o espaço percorrido pelo carrinho; os outros participantes deverão efetuar as anotações das medidas e descreverem, por escrito, a experiência;
b. Para diversificar os resultados, repita a experiência do item (a) 4 vezes aumentando ou diminuindo a rapidez do carrinho, alternando a tarefa entre os participantes;
d. De posse da anotação do tempo consumido e espaço percorrido, verifique uma expressão matemática para medir a variável 1 e a variável 2;
e. Preencha a tabela abaixo com os dados verificados e construa um gráfico (distância versus tempo) para expressar o movimento dos 5 resultados obtidos pelo grupo, organizando-os do menor tempo para o maior tempo.
f. Ao final, calcule a média aritmética do tempo consumido (t1, t2, t3, t4 e t5) e do
espaço percorrido (s1, s2, s3, s4 e s5).
Obs.: A média aritmética do tempo é calculada da seguinte maneira: some todos os cinco tempos (t1, t2, t3, t4 e t5) e divida por 5 (quantidade de tempos). Faça o mesmo
com as distâncias. Atividade detalhada no Apêndice I.
A proposta didática com esta atividade é o desenvolvimento do trabalho criativo em equipe, desenvolvimento do aluno como pesquisador, introdução no aprendizado de unidades e medidas e desenvolvimento de conceitos básicos do movimento uniformemente variado, como velocidade, espaço, tempo e aceleração, de acordo com um exemplo de maquete na Figura 2.
Figura 2- Maquete desenvolvida pelos alunos.
Fonte: (Arquivos da pesquisa).
O objetivo da maquete é simular o movimento uniformemente variado e promover a construção dos conceitos das grandezas envolvidas. Os materiais básicos para a atividade foram: cronômetro, trena e fita adesiva para marcação de espaço.
O experimento da moeda é uma atividade simples na sua execução, conforme a Figura 3, mas é um meio alternativo de verificar o movimento inercial, bem como da função do cinto de segurança. A montagem do experimento é bastante simples, com apenas um copo, uma moeda, um papel ou capa de papelão.
Figura 3 - Experimento moeda sobre a folha papel.
Fonte: (Arquivos da pesquisa).
A seguir segue o roteiro para desenvolvimento da atividade e algumas observações e questionamentos necessários para verificar o aprendizado dos conceitos de movimento uniforme e inércia:
1º Etapa – Divisão dos grupos de trabalho: o professor deve propor a criação de grupo de alunos para execução da atividade. Para que aja aproveitamento e envolvimento de todos participantes os grupos devem conter no máximo 5 alunos.
2º Etapa – Aquisição do material:o professor deve providenciar juntos aos alunos os materiais necessários para execução da atividade como: copo, moeda qualquer, um papel ou capa de papelão.
3º Etapa – Iniciando a atividade: coloque o papel sobre boca do copo; 4º Etapa – Sobre o papel coloque uma moeda;
5º Etapa – Lance o papelão com um dedo na direção horizontal ou puxe o papel nessa mesma direção.
Observações sobre o experimento:
O que acontece com o movimento da moeda durante o experimento?
Quais são as grandezas envolvidas?
Qual relação entre o movimento da moeda e o movimento de um corpo de uma pessoa que está utilizando cinto de segurança durante uma freada brusca?
O objetivo desta Situação Didática é verificar as grandezas físicas envolvidas e a relação do experimento com função do cinto de segurança nos veículos envolvidos em situações de frenagens bruscas.
4.1.3.4 Situação Didática 3 – Experimento da rampa (Apêndice K)
No trânsito é preciso ter atenção. A rapidez com que tudo acontece pode deixar um motorista em uma situação de perigo, caso esteja desconcentrado. Usar celular ou conversar ou, até mesmo, transgredir regras de trânsito pode provocar um acidente grave.
O experimento da rampa consiste em verificar as equações de movimento para posição e velocidade em função do tempo. A proposta didática é utilizar uma rampa construída por um grupo de alunos.
A seguir segue o roteiro para desenvolvimento da atividade e algumas observações e questionamentos necessários para verificar o aprendizado dos conceitos de movimento uniforme e inércia:
1º Etapa – Divisão dos grupos de trabalho: o professor deve propor a criação de grupo de alunos para execução da atividade. Para que aja aproveitamento e envolvimento de todos participantes os grupos devem conter no máximo 5 alunos.
2º Etapa – Aquisição do material:o professor deve providenciar juntos aos alunos os materiais necessários para execução da atividade como: isopor, régua, rolo para movimento retilíneo, carrinho ou bolinha de gude e cronômetro digital.
3º Etapa – Iniciando a atividade: montar a rampa de isopor, dando uma pequena inclinação na rampa (com auxílio da haste).
4º Etapa – Iniciar as simulações:
a) Colocar o móvel na posição inicial X0 = 0m
que o móvel (rolo ou bolinha de gude) for abandonado e desligar o cronômetro na posição final correspondente.
c) Calcular o tempo médio de cada deslocamento tm (s).
d) Construir o gráfico de espaço versus tempo e usar os dados do experimento.
e) Calcular a velocidade e a aceleração de cada deslocamento obtida do procedimento anterior.
Figura 4 - Alunos durante simulação na rampa plano inclinado.
Fonte: (Arquivos da pesquisa).
O desenvolvimento do experimento teve o objetivo de contribuir para a construção das principais grandezas envolvidas no movimento de um corpo rígido. O detalhamento de sua aplicação pode ser encontrado no Apêndice K.
4.1.3.5 Situação Didática 4 - Experimento da bolha no xampu (Apêndice L)
No trânsito, podemos diminuir ou aumentar a “rapidez” de um veículo, mas é necessária prudência para tal ação, pois o trânsito não é composto apenas por carros, e sim também por pessoas e animais, por exemplo.
