UM AMBIENTE VIRTUAL PARA INTRODUZIR CONCEITOS SOBRE ONDAS SONORAS: O
DESAFIO
“A
BAIXE O VOLUME”Rodrigo Claudino Diogoa[[email protected]]
Shirley Takeco Gobarab[[email protected]]
a Programa de Pós-graduação em Educação - Universidade Federal de São Car los b Programa de Pós -graduação em Educação – Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
RESUMO
Este trabalho apresenta os resultados e a análise de uma das atividades desenvolvidas durante a realização de uma pesquisa de campo em que as tecnologias da informação e comunicação foram utilizadas como recurso educacional para o ensino introdutório de conceitos fundamentais da Física do Som. A pesquisa foi realizada em uma escola pública de ensino médio da cidade de Campo Grande, no Estado de Mato Grosso do Sul, durante o ano de 2007. Esta investigação ocorreu no âmbito de uma pesquisa de mestrado, intitulada: A aprendizagem de ondas sonoras sob a ótica de desafios em um ambiente virtual potencialmente significativo. O material educacional foi elaborado tendo como base a teoria da aprendizagem significativa e foi desenvolvido sob a forma de um ambiente virtual de aprendizagem. As atividades componentes do ambiente virtual foram elaboradas de maneira que a aprendizagem dos conceitos se desse a partir da problematização dos conhecimentos físicos na forma de desafios propostos aos alunos . O ambiente virtual foi disponibilizado por meio de um sistema gerenciador de cursos à distância: o Moodle. O objetivo foi verificar se as atividades modeladas na forma de desafios favorecem a aprendizagem de conceitos introdutórios da Física do Som e se constituem em materiais potencialmente significativos. Este artigo traz a análise de apenas um dos desafios que compõem o ambiente, intitulado “Abaixe o volume” que foi testado com grupos de controle e experimental. A análise considerou aspectos qualitativos e quantitativos e os resultados sugerem que o desafio testado favorece a aprendizagem e a construção do conhecimento pelo aluno.
INTRODUÇÃO
Este trabalho apresenta os resultados obtidos de uma das atividades desenvolvida em uma pesquisa, em nível de mestrado, que utilizou as tecnologias da informação e comunicação (TIC) como recurso educacional no ensino de Física. O objetivo central da investigação realizada foi verificar as potenc ialidades de um ambiente virtual de aprendizagem para a aprendizagem de conceitos introdutórios sobre ondas sonoras, a partir de uma metodologia de ensino focada na proposição de problemas contextualizados na forma de desafios. A pesquisa de campo foi realizada com alunos do ensino médio de uma escola pública estadual, localizada no município de Campo Grande, Estado de Mato Grosso do Sul.
A utilização das TIC, como recurso educacional no ensino de Física, tem sido o objeto de pesquisa de diversos trabalhos realizados nos últimos anos (ARAÚJO; VEIT, 2004; DIOGO; GOBARA, 2008). Entretanto, apesar do número crescente de pesquisas envolvendo a utilização das TIC e o ensino de Física, os trabalhos voltados para o ensino e aprendizagem de ondas sonoras ainda são escassos: na revisão de literatura feita por Araújo e Veit (2004) apenas dois trabalhos aparecem relacionados ao conteúdo de ondas sonoras. Em uma das etapas da pesquisa de mestrado que originou este artigo também foi realizada uma investigação sobre os trabalhos que trabalharam
com o conteúdo de ondas sonoras e a utilização das TIC. Dentre os 89 trabalhos selecionados1 a partir das seguintes fontes: a) IX Encontro de Pesquisa em Ensino de Física (2004); b) V Encontro
Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências (2005); c) Revista A Física na Escola (2000 a
2006); d) Banco de Teses - CAPES (1987-2004); e) Caderno Brasileiro de Ensino de Física2 (1996 a 2006); f) Revista Ciência e Educação (1999 a 2005); g) Revista Ensaio. Pesquisa em Educação
em Ciências (1999 a 2006); h) Revista Investigações em Ensino de Ciências (1996 a 2006); i) Revista Brasileira A de Ensino de Física (1979 a 2006), j) Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias (2002 a 2006) e k) Revista Brasileira de Informática na Educação (1997 a 2007) , apenas 7
(sete) envolvem a Física do Som: Barbeta e Marzzulli (2000) , Bleicher et al. (2002), Cava lcante e Tavolaro (2003, 2004), Silva et al. (2003, 2004) e Borges e Rodrigues (2005). A análise destes trabalhos revelou a predominância das propostas de kits experimentais voltados à determinação da velocidade do som: Barbeta e Marzzulli (2000), Cavalcante e Tavolaro (2003, 2004) e Silva et al. (2003) , totalizando quatro trabalhos. Outro dado que chama a atenção é que apenas 1 (um) trabalho detalha a participação dos alunos: Borges e Rodrigues (2005). Nenhum destes trabalhos, portanto, buscou o desenvolvimento e a avaliação de um ambiente virtual voltado à aprendizagem de conceitos físicos sobre ondas sonoras. Estes resultados evidenciam e justificam a necessidade da realização de investigações voltadas para a utilização das TIC no ensino e aprendizagem de ondas sonoras. Entretanto, é primordial que estas pesquisas coloquem o aluno no centro do processo de construção do conhecimento.
O material educacional utilizado na pesquisa de mestrado foi desenvolvido sob a forma de um ambiente virtual de aprendizagem e suas atividades principais foram elaboradas a partir de pressupostos da Teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel (AUSUBEL; NOVAK; HANESIAN, 1980), doravante TAS. Mais precisamente, o material foi elaborado de maneira que as duas condições necessárias para a ocorrência de uma aprendizagem significativa estivessem presentes: a) o aluno deve estar disposto a aprender e a não memorizar o conteúdo, e b) o material de ensino deve ser potencialmente significativo, ou seja, deve ser passível de ser incorporado às informações relevantes presentes na estrutura cognitiva do aluno (Ibid., p.34-36).
O núcleo do material educacional é composto por sete atividades: a) uma atividade introdutória, b) quatro atividades modeladas sob a forma de um desafio proposto aos alunos, c) uma atividade que propõe a confecção de um mapa conceitual sobre os principais conceitos presentes no próprio material e, d) uma atividade que disponibiliza algumas ferramentas para que os alunos possam fazer um cartaz divulgando os pontos positivos ou negativos do curso. A escolha por modelar as atividades principais do ambiente como desafios, objetivou garantir a disposição do aluno em aprender , lhe propiciar situações distintas da resolução de exercícios tradicionais, e favorecer a aprendizagem de novos conhecimentos a partir do enfrentamento de uma situação que não pode ser superada sem a utilização destes novos conhecimentos.
Cada um dos desafios faz uso de diversos recursos, tais como: sons, animações em flash, vídeos, simulações em Java, imagens e hipertexto e foi disponibilizado na internet por meio do
Moodle3, que é um sistema gerenciador de cursos à distância. Convém ressaltar que estes recursos (sons, animações, vídeos, imagens, simulações e hipertexto) atuam como representações de fenômenos ou situações e possuem diversos graus de iconicidade (MOLES, 1990) podendo contribuir para que os alunos façam associações pertinentes dos conceitos em sua estrutura cognitiva (MACHADO; NARDI, 2005), isto é, podem contribuir para a ocorrência de uma aprendizagem significativa (AUSUBEL, NOVAK, HANESIAN, 1980). Tendo em vista que o
1 O principal critério de seleção utilizado foi que o trabalho invest igasse, ou propusesse, o uso das TIC como recursos educacionais
para o ensino de Física.
2 Denominado como Caderno Catarinense de Ensino de Física até o ano de 2001. 3 O Moodle pode ser obtido no seguinte endereço eletrônico: http://moodle.org.
conhecimento prévio é o fator mais influente na aprendizagem de novos conhecimentos, a primeira atividade do ambiente virtual foi elaborada de maneira a garantir que os alunos tivessem os conceitos subsunçores necessários para a aprendizagem subseqüente, atuando como uma ponte entre o que o aluno já sabe e o que ele deve saber (MOREIRA; MASINI, 1982, p. 11-12). Os conceitos subsunçores presentes nesta atividade introdutória, denominada É importante saber!!!, são: regularidades, fenômenos periódicos, movimentos periódicos, período e freqüência. Somente após a realização desta atividade o aluno tem acesso às outras atividades do material. Maiores detalhes sobre a elaboração do material educacional podem ser encontradas em Diogo e Gobara (2008).
Este trabalho irá apresentar alguns resultados obtidos a partir dos dados coletados durante a realização de um dos desafios presentes no ambiente: Abaixe o Volume. O objetivo desta análise foi verificar se o desafio proposto aos alunos favorece a aprendizagem destes conceitos: fonte sonora, amplitude de um movimento oscilatório, amplitude de vibração da fonte sonora, amplitude da onda sonora e intensidade da onda sonora. As análises de outros desafios pode m ser encontrada s em Diogo e Gobara (2007a; 2007b; 2008).
METODOLOGIA DE PESQUISA
O procedimento metodológico que orientou a realização da pesquisa foi o delineamento com grupo de controle e só pós -teste (CAMPBELL; STANLEY, 1979). A representação gráfica deste delineamento é exibida na figura 01:
Figura 01: Esquema do delineamento com grupo de controle e só pós-teste.
Nesta pesquisa, o ambiente virtual de aprendizagem desempenhou o papel de variável instrucional (X) e os grupos de controle e experimental foram constituídos por alunos de ensino médio. Todos os alunos tiveram acesso ao mesmo conjunto de conceitos físicos , sendo que os alunos pertencentes ao grupo de controle assistiram a aulas expositivas – conduzidas pelo próprio pesquisador , enquanto o grupo experimental fez uso do ambiente virtual. É importante salientar que apesar do delineamento adotado não prever a utilização da variável instrucional junto aos estudantes do grupo de controle, estes alunos, logo após a realização do pós-teste, também utilizaram o material educacional que foi desenvolvido. Nas pesquisas em que existem grupos experimental e de controle é inevitável uma comparação entre eles. É importante frisar que, nesta pesquisa, a comparação não teve como objetivo verificar se a aprendizagem pelo uso dos recursos tecnológico-comunicativos em laboratórios de informática é melhor que a aprendizagem em sala de aula tradicional, nem tão pouco advogar a substituição do professor pelo computador ou por qualquer outro recurso, tais como televisão, rádio etc.. O objetivo foi verificar se o uso, do ambiente virtual de aprendizagem desenvolvido como recurso didático é uma opção viável para efetivar a aprendizagem dos conceitos introdutórios da física do som pelo aluno e se as atividades elaboradas , que propõem problemas modelados na forma de desafios , são potencialmente significativas ou não.
O teste do ambiente virt ual (X) ocorreu por meio de um curso, denominado Os Mistérios do
Som, que foi ofertado aos alunos do ensino médio de uma escola pública. O curso foi oferecido em
diversos horários e em um turno distinto daquele no qual o aluno está em sala de aula, de mane ira similar à estratégia adotada na pesquisa realizada por Borges e Rodrigues (2005). Para participar do curso os alunos deveriam estar matriculados na segunda ou terceira série do ensino médio. Um dos
A
X
O
1horários foi escolhido, ao acaso, para constituir o gr upo de controle, enquanto os demais formaram o grupo experimental. Com esse arranjo buscou-se garantir a aleatoriedade do delineamento. O curso foi realizado em oito sessões de aproximadamente uma hora cada. Esse formato foi escolhido em decorrência da disponibilidade da sala de informática da escola e da negociação feita com a direção da escola. Segue a apresentação do desafio escolhido como objeto de análise deste artigo.
O DESAFIO:“ABAIXE O VOLUME”
Neste desafio o aluno deve analisar uma situação na qual um rapaz está ouvido música e sua mãe diz que ele deve “abaixar o som” para que não fique surdo. Ao ouvir a recomendação de sua mãe o filho questiona: “Onde já se viu? Desde quando ouvir música deixa a gente surdo???”. A tarefa principal do aluno é decid ir qual dos personagens, a mãe ou o filho, está certo e justificar sua resposta. Para cumprir esta tarefa, o aluno necessita saber que sons de alta intensidade sonora são capazes de prejudicar a audição. Assim como nos demais desafios, no Abaixe o Volume o aluno deve percorrer uma seqüência de páginas web. O objetivo desta trilha é permitir que o aluno construa o conhecimento necessário para superar o desafio apresentado. Nestas páginas são propostos alguns questionamentos aos alunos e estes têm acesso a diversos recursos, tais como: simulações, animações, áudio e vídeo. A representação da trilha que compõe o desafio Abaixe o
Volume pode ser vista na figura 03. Durante o percurso da trilha, o aluno tem a possibilidade de
aprender os seguintes conhecimentos: o que é fonte sonora, amplitude de um movimento oscilatório, amplitude de vibração da fonte sonora, amplitude da onda sonora, intensidade da onda sonora e a relação entre estes conceitos.
Figura 02: Trilha que compõe o desafio Abaixe o Volume.
As elipses representam as páginas que o aluno visita e os retângulos representam recursos que podem ser utilizados pelos alunos e que são vistos em janelas independentes da janela principal do navegador de internet (janelas pop-ups). A situação a ser analisada pelos alunos é apresentada na página “Seja bem-vindo”, conforme a figura 03:
Figura 03: Apresentação da situação a ser analisada no desafio Abaixe o Volume.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A análise dos dados obtidos durante a pesquisa e que estão relacionados ao conhecimento colocado em jogo pelo desafio foi dividida em duas etapas:
1. Análise isolada das respostas dadas ao desafio e que foram fornecidas pelos alunos submetidos exclusivamente ao uso do computador (grupo experimental). Esta análise teve como objetivo verificar se a atividade é capaz de propiciar aos alunos os conhecimentos necessários para a superação do desafio;
2. Comparação entre o desempenho obtido pelos alunos do grupo de controle e do grupo experimental na questão do pós-teste que está associada aos conhecimentos trabalhados no desafio Abaixe o Volume. O objetivo desta comparação foi verificar se os alunos que foram submetidos ao uso do computador obtiveram uma performance melhor do que os alunos do grupo de controle, para o conhecimento físico em questã o. Além de uma análise qualitativa foi efetuado um teste de hipóteses.
Análise 01: O grupo experimental no desafio
As respostas dos alunos à pergunta do desafio (figura 03) foram analisadas e agrupadas conforme as categorias descritas na tabela 01:
Tabela 01: Categorias de análise das respostas ao desafio Abaixe o Volume
Categoria Descrição
Excelente O aluno respondeu corretamente a pergunta. Na resposta estão presentes todos os conceitos físicos envolvidos com o conhecimento em questão, os conceitos estão corretamente relacionados e foi utilizado, diretamente , o conceito de intensidade sonora.
Satisfatória O aluno não utilizou o conceito de intensidade sonora em sua reposta, apesar de identificar que o som pode provocar danos ao sistema auditivo.
Insatisfatória Não responde adequadamente à pergunta proposta. Utiliza alguns dos conceitos relativos ao conhecimento em que stão e outros conceitos que não estão relacionados ao c onhecimento. A relação entre os conceitos não está clara e a resposta não está bem articulada.
Incorreta A resposta não está relacionada à pergunta que foi proposta. A resposta não utiliza os conceitos relacionados à questão e os conceitos presentes não estão associados de maneira correta
Após a análise e categorização das respostas, foi elaborada a tabela 02, que apresenta a distribuição de respostas à pergunta do desafio:
Tabela 02: Distribuição das respostas à pergunta proposta pelo desafio Abaixe o volume.
Categoria Freqüência Percentual
Excelente 5 27,78%
Categoria Freqüência Percentual
Insatisfatória 2 11,11%
Incorreta 1 5,56%
Total 18 100,00%
Análise 02: Grupo experimental versus grupo de controle
No pós -teste a que foram submetidos os alunos dos grupos experimental e de controle, apenas uma questão relaciona-se aos conhecimentos que foram trabalhados no desafio Abaixe o
volume:
Figura 10 – Questão 02 do pós -teste
A distribuição de freqüências para as alternativas assinaladas pelos alunos na questão do pós-teste, para os grupos de controle e experimental pode ser vista na tabela 03, na qual está destacada a alternativa correta (alternativa b.):
Tabela 03: Distribuição das respostas à questão 02 do pós -teste.
Categoria Grupo experimental Grupo de controle
Freqüência Percentual Freqüência Percentual
a. 4 26,67% 2 16,67% b. 3 20,00% 4 33,33% c. 6 40,00% 4 33,33% d. 1 6,67% 0 0,00% e. 1 6,67% 1 8,33% c. e d. simultaneamente 0 0 1 8,33% Total 15 100,00% 12 100,00%
A tabela 03 mostra que os percentuais de acertos para a questão 02 do pós-teste foram extremamente baixos: 20,00% para o grupo experimental e 33,33% para o grupo de controle. Todavia, outros dados devem ser analisados antes de qualquer assertiva ser feita. O primeiro, e um dos mais importantes, é o fato de apenas uma questão do pós-teste se relacionar aos conhecimentos presentes no desafio Abaixe o volume. Com base neste fato, algumas considerações devem ser feitas:
1. O aluno tem uma única oportunidade para exibir os conhecimentos construídos. A falha nesta única oportunidade que lhe foi dada pode ser interpretada, erroneamente, como reflexo de um insucesso na tarefa de aprendizagem;
2. O conhecimento do aluno é analisado em um único contexto e este contexto pode não ser o mais adequado para que o aluno demonstre seus conhecimentos, levando-o a responder de maneira incorreta;
3. A questão é uma questão de múltipla escolha e, dessa forma, o aluno fica impedido de exibir outros conhecimentos, e de expressar suas idéias mais relevantes sobre o assunto;
4. Na questão existe um conceito que não foi trabalhado no ambiente virtual, mas que fora ensinado aos alunos do grupo de controle: altura de um som. A presença deste conceito se justifica por ter sido considerado que o ambiente propiciaria os
conhecimentos para que os alunos negociassem a sua noção de “altura do som” pelo conceito físico de altura do som. Além disto, para que a aprendizagem significativa fique mais bem evidenciada é interessante utilizar mecanismos de avaliação que “[...] requeiram a máxima transformação do conhecimento existente.” (MOREIRA; MASINI, 1982, p. 15);
5. A questão lida apenas com um dos conceitos trabalhados no desafio: a relação entre a amplitude de uma onda sonora e sua intensidade, não refletindo a riqueza de conteúdos do desafio.
Outro ponto importantíssimo, para o grupo experimental, foi revelado pela análise da tarefa principal do desafio: grande parte dos alunos possui os conceitos de volume e “altura do som” fortemente estabilizados em suas estruturas cognitivas, utilizando estes conceitos ao invés do conceito de intensidade sonora. Essa estabilidade é tal que nenhum dos alunos que utilizou estas noções - volume e “altura do som”, para responder a tarefa final do desafio, foi capaz de acertar a questão 02 do pós-teste. Os alunos do grupo experimental que acertaram a questão 02 foram três alunos que utilizaram em suas respostas à tarefa principal do desafio o conceito de intensidade sonora, de maneira direta ou indireta.
O último ponto que deve ser considerado é que, tanto no grupo experimental, quanto no grupo de controle, as alternativas que fazem menção ao conceito de amplitude, as alternativas “c” e “d ”, foram assinaladas por um grande número de alunos, tanto no grupo experimental quanto no grupo de controle: no grupo experimental 7 alunos (46,67%) e no grupo de controle 4 alunos (33,33%). Estes dados sugerem que esses alunos obtiveram certo grau de compreensão da relação entre a amplitude da onda sonora e sua intensidade. Provavelmente, o insucesso destes alunos está associado à dificuldade em interpretar o conceito de altura, também presente na questão 02 do pós-teste.
O teste de hipóteses
O procedimento metodológico adotado permite que sejam feitas análises estatísticas dos resultados obtidos. Como se deseja avaliar a utilização de um material educacional é pertinente questio nar se há uma diferença estatisticamente significativa entre os grupos de controle e experimental. Para a realização deste teste, a questão 02 do pós-teste foi analisada, sendo atribuído o valor 1,00 para as respostas corretas e 0,00 para as incorretas. A partir destes valores numéricos foram calculados a média e o desvio padrão de cada grupo, obtendo-se os seguintes valores: i)
Grupo experimental: média (X1) igual a 0,2 e desvio padrão (s1) igual a 0,41; ii) Grupo de controle : média (X2) igual a 0,33 e desvio padrão (s2) igual a 0,49. Em seguida, com base no tratamento estatístico para pequenas amostras (SPIEGEL, 1985, p. 233-248), buscou-se avaliar as seguintes hipóteses:
• H0: µ1 = µ2, e não há, essencialmente, diferença significativa entre os grupos. • H1: µ1 ? µ2, e há diferença significativa entre os grupos.
A tabela 04 exibe os resultados de um teste bilateral realizado nos níveis de significância 0,01 e 0,05.
Tabela 04: Testes de significância para análise da hipótese nula. Desafio Abaixe o volume.
Valor obtido para t
Nível de significância Intervalo de confiança
Resultado
0,01 (-2,79 < t < +2,79) -t0,995 < t < +t0,995 Não se pode rejeitar a hipótese nula (H 0). 0,74
0,05 -t0,975 < t < +t0,975 (-2,06 < t < +2,06)
Não se pode rejeitar a hipótese nula (H0).
O teste de hipóteses demonstra que não existe diferença estatisticamente significativa entre os grupos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A análise do grupo experimental no desafio indica que a trilha que compõe o desafio foi capaz de oferecer à grande ma ioria dos alunos (83,34%) as condições necessárias para que os alunos respondessem de maneira satisfatória ou excelente à questão do desafio. Em outras palavras, a trilha favorece a construção do conhecimento de que sons de alta intensidade sonora são capa zes de prejudicar a audição.
A análise qualitativa do pós-teste indica que parte dos alunos compreendeu, em diferentes níveis, que a amplitude de uma onda sonora é a principal responsável por sua intensidade sonora. No grupo experimental três alunos (20,00%) construíram esta relação plenamente de acordo com as leis da Física e sete alunos (46,67%) de uma maneira que deve ser lapidada. O grupo de controle apresentou um resultado um pouco melhor: quatro alunos (33,33%) construíram a relação ótima e cinco alu nos (41,66%) de uma maneira que deve ser trabalhada. Este desempenho do grupo de controle é ligeiramente superior ao desempenho observado no grupo experimental mas somado ao resultado do teste de hipótese, que revelou não existir diferença estatisticamente significativa entre os dois grupos , conclui-se que há um equilíbrio entre a estratégia que usa o desafio proposto por meio do computador e as aulas expositivas ministradas aos alunos do grupo de controle .
Outro dado interessante é que, no grupo experimental, foi possível perceber a resistência das noções de volume e “altura do som” que acabou atuando como um obstáculo à aprendizagem científica do conceito de intensidade sonora. Em geral, na forma de se ensinar tradicionalmente não seria possível observar esses obstáculos.
As análises sugerem que a verificação da aprendizagem nos grupos de controle e experimental por meio do pós-teste, no que concerne ao conjunto dos conceitos trabalhados no desafio foi prejudicada em função da utilização de uma única questão para avaliar a aprendizagem. É necessário, portanto, que o pós -teste seja reformulado para ampliar o número e o escopo das questões relacionadas aos conhecimentos trabalhados no desafio Abaixe o volume.
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