GIORDANO MUNEIRO ARANTES
DESENVOLVIMENTO DE MATERIAL DIDÁTICO NO CONTEXTO
EDUCACIONAL: EXEMPLOS NA DISCIPLINA DE FÍSICA PARA O
ENSINO MÉDIO
CAMPINAS
2019
DESENVOLVIMENTO DE MATERIAL DIDÁTICO NO CONTEXTO
EDUCACIONAL: EXEMPLOS NA DISCIPLINA DE FÍSICA PARA O
ENSINO MÉDIO
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Educação da Faculdade de Educação da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Mestre em Educação, na área de concentração de Educação.
Orientador: Prof. Dr. Sergio Ferreira do Amaral
ESTE TRABALHO CORRESPONDE A VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELO ALUNO GIORDANO MUNEIRO ARANTES E ORIENTADA PELO PROF. DR. SERGIO FERREIRA DO AMARAL.
CAMPINAS
2019
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
DESENVOLVIMENTO DE MATERIAL DIDÁTICO NO CONTEXTO
EDUCACIONAL: EXEMPLOS NA DISCIPLINA DE FÍSICA PARA O
ENSINO MÉDIO
Autor: Giordano Muneiro Arantes
Orientador: Prof. Dr. Sergio Ferreira do Amaral
COMISSÃO JULGADORA:
Prof°. Dr°. Sergio Ferreira do Amaral
Prof°. Dr°. Marcos Carneiro da Silva
Profª. Drª. Mônica Cristina Garbin
A Ata da Defesa assinada pelos membros da Comissão Examinadora, consta no SIGA/Sistema de Fluxo de Dissertação e na Secretaria da Pós-Graduação da Faculdade de Educação.
À Deus que sempre me deu forças para tudo.
Aos meus pais Valério e Malu que sempre me apoiaram e me ajudaram em todas as minhas decisões e minhas irmãs Stela, e Alicia.
À minha namorada Tatiana que sempre esteve presente em todos os momentos que precisei.
Para chegar neste momento tão especial da minha vida não foi fácil, e sem pessoas muito especiais não teria conseguido chegar até esta ocasião.
Agradeço ao Professor Sérgio Ferreira do Amaral por ter me orientado com todo conhecimento. Suas orientações foram além desta dissertação, pois me apresentou novas possibilidades no meio educacional.
Aos Professores Marcos Carneiro da Silva e Mônica Cristina Garbin, por suas orientações e ajuda no desenvolvimento desta dissertação.
À minha mãe Malu e meu pai Valério por tudo o que fizeram por mim até hoje, por toda educação, ética, exemplo de vida e principalmente por todo amor que depositaram em mim.
À minha namorada e melhor amiga Tatiana que sempre me incentivou e motivou a melhorar.
Às minhas irmãs Stela e Alicia que sempre estiveram do meu lado e compartilharam de todos os momentos comigo.
Aos meus amigos em especial Afonso, Fernando, Kevin e Vinicius que sempre foram grandes irmãos com quem pude contar nos momentos mais difíceis e também nos momentos de alegria.
Agradeço à Jessica, Miriam, Mirela e Rômulo, amigos de turma do Mestrado que fizeram parte de diferentes trabalhos, além de sempre compartilharem seus conhecimentos.
Aos funcionários da pós-graduação da Faculdade de Educação por toda assistência fornecida.
À toda minha família, meus avôs Darcy in memorian e Hermenegildo in memorian e minhas avós Leidenoé in memorian e Élite, que me ensinaram muito e me deram muito amor, apesar do pouco convívio.
Agradeço ainda à todos àqueles que fizeram parte da minha vida e que me ajudaram a ser quem eu sou.
O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001.
Registro com muito amor meus agradecimentos.
Com os desafios existentes para agregar a tecnologia dentro da sala de aula nas atividades escolares, este estudo qualitativo teórico-prático consiste na criação de um material didático composto pela elaboração de um aplicativo para celular que possibilita programar a plataforma do arduino sem o uso de linguagens de programação, utilizando apenas a lógica de programação para realizar os comandos programáveis, seguindo as diretrizes da Base Nacional Comum Curricular (BNCC, 2017) sobre a utilização de recursos tecnológicos como possíveis instrumentos de ensino-aprendizagem e para aulas experimentais, assim como para o desenvolvimento de competências e habilidades, também aplicadas às atividades relacionadas à disciplina de Física para alunos do Ensino Médio. O foco desta pesquisa está na apresentação do aplicativo com a comunicação do arduino e das instruções para utilização do protótipo, como exemplo por meio prático de duas atividades teóricas da Física do Ensino Médio, conforme sugestão da cultura maker, contribuindo assim para que alunos possam criar seus próprios projetos por meio da metodologia construcionista de Seymour Papert (2008).
Palavras-chave: Lógica de programação; Arduino; Ensino de Física; Tecnologia Educacional; BNCC; Construcionismo; Cultura Maker.
With the challenges that exist to add technology within the classroom to school activities, this qualitative theoretical-practical study consists in the creation of a didactic material composed by the elaboration of a mobile application that makes it possible to program the arduino platform without the use of programming languages, using only the programming logic to realize the programmable commands; following the guidelines of the National Curricular Common Base (BNCC, 2017) in the use of technological resources as possible teaching-learning instruments and for experimental classes, as well as for the development of abilities, also applied to the activities related to the discipline of Physics for high school students. This reasearch is focused on the presentation of the application with the communication of arduino and the instructions for using the prototype, as a practical example of two theoretical activities of High School Physics, as suggested by the culture maker, thus helping students to create their own projects through the constructionist methodology of Seymour Papert (2008).
Key Word: Programming logic; Arduino; Teaching Physics; Educational Technologies; BNCC; Constructionism; Maker Culture.
Figura 3: Acesso ao aplicativo... 64
Figura 4: QR Code download do aplicativo. ... 64
Figura 5: Software para programação do arduino. ... 65
Figura 6:Componentes para utilizar com o arduino. ... 66
Figura 7: Arduino Nano. ... 66
Figura 8: Arduino Uno. ... 67
Figura 9: Arduino Nano conectado na protoboard. ... 67
Figura 10: Protoboard com suas características ... 68
Figura 11: Portas arduino nano. ... 69
Figura 12: Conexão arduino nano com a protoboard e ligação GND e 5V... 70
Figura 13: Conexão HC-05 com o arduino nano. ... 73
Figura 14: Conexão Módulo de tensão com o arduino nano. ... 73
Figura 15: Conexão sensor ultrassônico com o arduino nano. ... 73
Figura 16: Conexão resistor em série com LED. ... 74
Figura 17: Exemplo fluxograma. ... 76
Figura 18: Tela inicial do aplicativo. ... 77
Figura 19: Lista para conexão bluetooth com arduino. ... 78
Figura 20: Inserção de variáveis. ... 78
Figura 21: Inserção do sensor ultrassônico e módulo de tensão. ... 79
Figura 22: Tela de programação. ... 81
Figura 23: Componente Obter/Enviar dados. ... 81
Figura 24: Lista DE e PARA. ... 82
Figura 25: Componente Ativar/Desativar Porta. ... 83
Figura 26: Componente Temporizador... 84
Figura 27: Componente Operações Aritméticas. ... 84
Figura 28: Componente SE. ... 85
Figura 29: Linhas de programação 1. ... 90
Figura 30: Linha de programação 2. ... 90
Figura 31: Linha de programação 3. ... 93
Figura 32: Velocidade Escalar Média. ... 96
Figura 33: Exemplo de atividade com os sensores ultrassônicos. ... 97
Figura 34: Obter medida. ... 98
Figura 35: Distância máxima entre o sensor e o objeto. ... 99
Figura 36: Aprender Lei de Ohm. ... 100
Figura 37: Resultado no App Ex B. ... 105
Figura 38: Resultado no App Ex C. ... 106
Figura 39: Pagina inicial App Inventor. ... 118
Figura 40: Iniciar Projeto. ... 119
Figura 41: Itens tela designer App Inventor. ... 119
Figura 42: botão blocos App Inventor. ... 123
Figura 43: itens tela blocos App Inventor. ... 123
Figura 44: Blocos de componentes. ... 126
Tabela 3: Descrição dos componentes utilizados no projeto. ... 70
Tabela 4: Descrição das formas geométricas de um fluxograma. ... 76
Tabela 5: Inclusão de variáveis ... 79
Tabela 6: Inclusão de componentes. ... 80
Tabela 7: Descrição dos elementos Lista DE e PARA. ... 82
Tabela 8: Circuito 2 Leds. ... 87
Tabela 9:Conexão com o arduino. ... 88
Tabela 10: Adicionar as variáveis solicitadas... 88
Tabela 11: Inserção de dados para exibir na tela. ... 89
Tabela 12: Comandos para tomada de decisão. ... 91
Tabela 13: Loop em execução. ... 93
Tabela 14: Circuito sensor ultrassônico, atividade aprender. ... 97
Tabela 15: Configurar atividade VM. ... 98
Tabela 16: Execução atividade VM... 99
Tabela 17: Circuito módulo tensão atividade. ... 101
Tabela 18: Tabela resistores. ... 101
Tabela 19: inserção de dados atividade Lei de Ohm. ... 102
Tabela 20: Teste com multímetro. ... 106
Tabela 21: Componentes Paleta. ... 120
BNCC - Base Nacional Comum Curricular DDP - Diferencial de Potencial
ENEM - Exames Nacionais do Ensino Médio IDE - Integrated Development Environment IOS - IPhone Operating System
LED - Light Emitting Diode
MIT - Massachusetts Institute of Technology
PCN+ - Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais PCNs - Parâmetros Curriculares Nacionais
TDIC - Tecnologias Digitais da Informação e da Comunicação
UNESCO - Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura USB - Universal Serial Bus
CAPÍTULO 1: DIFICULDADES GERAIS DO ENSINO DE FÍSICA E
CONSIDERAÇÕES SOBRE A BNCC ... 19
1.1 Considerações sobre o ensino de física ... 19
1.2 Considerações sobre a BNCC ... 22
CAPÍTULO 2: UTILIZAÇÃO DA TECNOLOGIA, CULTURA MAKER E CONSTRUCIONISMO ... 33
2.1 Utilização da tecnologia para trabalhar com alunos em sala de aula ... 33
2.2 Tecnologia e o movimento maker ... 38
2.3 Fundamentos do método construcionista e cultura maker: alguns aspectos . 47 CAPÍTULO 3: METODOLOGIA ... 53
CAPÍTULO 4: MATERIAIS E MÉTODOS: INTRUÇÃO E UTILIZAÇÃO DO MATERIAL DIDÁTITICO NO MEIO EDUCACIONAL COM EXEMPLO NA DISCIPLINA DE FÍSICA ... 56
4.1 Programação em blocos utilizando a plataforma do App Inventor ... 60
4.2 Microcontrolador na plataforma do Arduino ... 64
4.2.1 Instruções de como utilizar o arduino nano na protoboard com sensores e componentes eletrônicos ... 67
4.3 Lógica de programação ... 74
CAPÍTULO 5: RESULTADOS E ANÁLISES ... 103
Considerações Finais ... 108
Referências bibliográficas e eletrônicas ... 111
Apêndice 1 ... 118
INTRODUÇÃO
Desde a década de 1990, profissionais envolvidos com a área educacional, como Lévy (1996); Castanho (2000); Pereira (2002), apresentaram publicações sobre as transformações que o mundo vem passando, como a globalização, a inclusão da tecnologia na sociedade e mudanças científico-tecnológicas, tanto nas empresas como na educação, mais especificamente referente à temática dos processos de ensino-aprendizagem, no sentido de repensar a prática pedagógica envolvendo alunos e professores direcionados na análise dos problemas de aprendizagem.
No contexto das preocupações em compreender os processos e as dificuldades que afetam a aprendizagem estão inclusos alunos da disciplina de Física do Ensino Médio, que conforme Costa (2015), Ramos (2014) e Moura (2014), chegam ao Ensino Médio com um certo desprezo por algo que já foram desmotivados desde a primeira aula de Física, quando se depararam com inúmeras fórmulas e exigências de esforço elevado do raciocínio lógico. Como nos dizem os autores acima, a maioria dos alunos se distancia deste conhecimento por toda a vida acadêmica, apresentando baixo desempenho nos Exames Nacionais do Ensino Médio (ENEM), que tem sido interpretado como uma resposta ineficiente do aluno à uma demanda do Ensino Médio.
No Brasil, ainda na década de 1990, segundo levantamentos de Nutti (1996), aproximadamente três milhões de alunos abandonaram a escola e seis milhões foram reprovados, sugerindo que o fracasso escolar não é um fenômeno recente e se caracteriza como um problema social grave. Vale lembrar que foi nessa época, por volta de 1990, que vários sistemas de ensino passaram a se organizar por ciclos e propor mudanças no sistema educacional brasileiro buscando a melhoria no ensino para combater a evasão e o fracasso escolar.
A respeito dos estudos propostos para amenizar o fracasso escolar, vale lembrar as contribuições de Albuquerque, Silva e Spinillo (1996), Da Silva e De Sá (1997), Bzuneck (2001); entre outros; que anunciaram a importância do uso de estratégias de aprendizagem para alunos em idade escolar, partindo da convicção que desde o seu nascimento o ser humano apresenta motivação para aprender, em especial quando se sente convidado para participar de experiências inovadoras que contribuem para sua evolução, ou até mesmo por diversão.
A maneira como estes autores, em especial Da Silva e De Sá (1997), concebem a concepção de aprendizagem na relação com o desenvolvimento da inteligência, lembra a proposta teórica de Feurstein (1980), sugerindo que o ser humano pode ser “modificado” em seu ambiente. Conforme a teoria da modificabilidade cognitiva o ser humano é maleável, e todos, em qualquer faixa etária, podem se desenvolver, portanto, a aprendizagem pode ser aprimorada com novas estratégias sobre a realidade existencial.
Segundo Pereira (2002), esta concepção requer adequação pedagógica, ao propor dentre outros aspectos, que a prática, ao invés de ser decorrente da teoria, seja o ponto de partida para questionamentos e aprendizagens, para um comprometimento com a busca do saber, para a construção da autonomia do aluno e para melhorar qualitativamente o trabalho a ser realizado pelo professor. Como afirma Castanho (2000, p. 87), torna-se necessário ao professor pensar numa nova forma de ensinar e aprender: “inovar as práticas de sala de sala”, concepção que destaca como fundamental o componente prático do ensino por meio da experiência.
Atualmente um outro dado vem chamando atenção do sistema educacional brasileiro. Segundo pesquisa anual e global feita pela agência inglesa “We Are Social” (2017), estudantes brasileiros estão em segundo lugar entre os países que passam mais tempo nas mídias tecnológicas online, atrás apenas dos filipinos, envolvendo neste universo as inovações como TV/smart, TV/games, óculos 3D, jogos/celulares e outros recursos do celular e computador, que fazem parte das inovações tecnológicas dos últimos trinta anos.
Considerando estes dados, entre outros aspectos do contexto global da inclusão da tecnologia na educação, teóricos da área propõem o tema das Tecnologias Digitais da Informação e da Comunicação (TDIC) no campo da Educação, seja na Educação Básica, Ensino Médio e Ensino Superior, denominando-o de novos ambientes de aprendizagem, bem como a necessidade de considerar os novos comportamentos que compõem o perfil dos jovens/adultos que fazem uso das mídias tecnológicas. Por que não aproveitar desses recursos para melhorar a aprendizagem desses alunos, em especial na disciplina de Física do Ensino Médio?
Conforme Lévy (1996) a inclusão da tecnologia na educação pode representar uma mudança científico-tecnológica contribuindo para repensar a prática pedagógica envolvendo o aprender e o ensinar, assim como na formação de um novo educador.
A inserção de tecnologias em sala de aula oferece novas abordagens que podem ser desenvolvidas nas aulas experimentais da disciplina de Física do Ensino Médio. Sabe-se que a atividade experimental, além de fazer parte agregada da Física, serve como instrumento
ou recurso didático para compreensão dos conceitos, leis e teorias que ajudam no desenvolvimento de habilidades exigidas no próprio contexto da teoria da Física, contribuindo com a possibilidade do aluno construir seu próprio conhecimento, esperando do professor que exerça o papel de mediador, orientando, registrando e organizando esse processo.
Conforme Seymour Papert (2008) o uso da tecnologia na educação representa uma ferramenta de aprendizagem que viabiliza ao professor atuar como mediador e o aluno como protagonista da aprendizagem, possibilitando também o questionamento do método tradicional de ensino, bem como repensar a concepção de educação que se tem adotado.
Esta mesma abordagem é defendida pela cultura maker, pois o uso da tecnologia na educação possibilita aos alunos criarem seus próprios projetos, com facilidade de manuseio, objetivando proporcionar aulas diferenciadas e atividades em equipes, sugerindo benefícios à aprendizagem, envolvendo o desenvolvimento de competências como criatividade, criticidade e pensamento sistêmico, habilidades essas esperadas de estudantes desta disciplina.
Assim, este trabalho propõe como objetivo geral a criação de um material didático de baixo custo composto por um aplicativo para celular que possibilita executar comandos de programação utilizando somente a lógica de programação para programar e comunicar-se com a plataforma do arduino, reconhecendo componentes eletrônicos e sensores, com exemplo de três atividades, sendo uma para resolução de problemas utilizando a lógica de programação e duas atividades centradas na disciplina de Física do Ensino Médio.
Para o alcance do objetivo geral definimostrêsobjetivos específicos que estruturam a pesquisa aqui apresentada: 1) Refletir sobre alguns fundamentos da proposta de criação de um aplicativo como material didático para ser utilizado por professores e alunos; 2) Discutir a utilização do App Inventor para o desenvolvimento de aplicativos, a plataforma do arduino para controle de componentes eletrônicos e o uso da lógica de programação para a resolução de problemas; 3) o uso do aplicativo desenvolvido como exemplo para resolução de problemas utilizando a lógica de programação e para a disciplina de Física para o Ensino Médio.
A ideia da criação de um aplicativo para celular está centrada na proposta da incorporação da tecnologia em sala de aula, amplamente divulgada pela cultura maker que sugere a possibilidade de trabalhar de forma prática em sala de aula, com intuito de contribuir para a aprendizagem e desenvolvimento de habilidades na disciplina de Física, seguindo as coordenadas metodológicas propostas pelo construcionismo de Seymour Papert (2008).
O fato é que a facilidade do uso de aplicativos e da plataforma do arduino e seus componentes eletrônicos favorece a elaboração de conceitos, colaborando para que conteúdos de Física sejam aprendidos pelos estudantes, bem como aproxima os alunos de conteúdos relacionados com seu cotidiano, fazendo-os compreender que a Física é uma ciência que faz parte do mundo em que vivem. Dessa forma, os alunos podem trabalhar na sala de aula em pequenos grupos, e assim testar hipóteses em diversas situações, servindo de suporte, levando-os a uma melhor observação e compreensão dlevando-os conteúdlevando-os envolvidlevando-os. Várilevando-os autores como Barbosa, et. al., (1999); Seré et. al., (2003); Araújo e Abib (2003); Santos et. al., (2004); Eiras (2005); Baião (2016); Martinazzo et. al. (2014); Huang (2015) propõem o uso destas ferramentas para o ensino de Física. Atividades experimentais postas em prática por estes autores têm gerado resultados positivos.
Os autores acima citados acreditam que atividades experimentais podem levar os alunos a uma maior participação nas aulas ao invés de adotar o papel de expectador passivo e acrítico. Além disso, a aula prática conduzida pelo professor em aula, juntamente com uma metodologia adequada ao público alvo, permite atividades compostas dentro do aplicativo que fazem parte da disciplina como, por exemplo, cinemática, eletrodinâmica, conteúdos estes específicos de Física, tornando as aulas mais atraentes, menos mecânicas e cansativas.
Muito se tem falado dos diversos problemas no contexto da educação, inclusive envolvendo professores, com carga horária excessiva de trabalho que inviabiliza o aprofundamento teórico e a busca de materiais didáticos diversificados para serem utilizados no ensino de conteúdos, em especial na disciplina de Física do Ensino Médio, obrigando-os a adotar um livro como guia e o uso da lousa para registro de fórmulas como únicos materiais disponíveis para ensinar seus alunos, ou lançando mão dos conhecimentos que possuem, elaborando uma intervenção própria na sala de aula, em detrimento de uma organização intencional do saber.
Alguns teóricos como Barbosa, et. al., (1999); Silva, et. al., (2007); Azzi (2002); Santos, et. al., (2004); Eiras (2005); Catelli, et al. (2007) apontam que durante a formação de professores, muitos não tiveram contato com aulas práticas, com laboratórios ou até mesmo com a montagem de experimentos, ou por acreditarem que aulas práticas são muito complexas, ou porque não se sentem seguros para utilizar este recurso na dinâmica de suas exposições. Outra dificuldade conferida pelos autores é a falta de estrutura nas escolas, pois muitas não dispõem de laboratórios de informática.
Contudo, não é nosso objetivo entrar na discussão dos problemas educacionais que envolvem os professores, mas nos motivou a refletir sobre o uso de recursos didáticos, para além da utilização de livros e apostilas ou do uso da lousa, ou seja do uso de aplicativos e da plataforma do arduino como recursos didáticos, cuja produção requer investigação e sistematização para serem utilizados pelo professor e por seus alunos, que conforme os autores acima elencados, poderia contribuir com a aprendizagem de conteúdos, em especial na disciplina de Física do Ensino Médio. Dentro deste contexto de dificuldades que justificamos a elaboração de um material didático composto por um aplicativo e da plataforma do arduino, buscando elementos para fundamentá-lo.
Para maioria das pessoas que trabalham na área educacional é de conhecimento que no ano de 2000, o Plano Curricular Nacional do Ensino Médio (PCNEM, p.12) já se referia a incorporação da tecnologia na educação: “... uma proposta curricular que se pretenda contemporânea deverá incorporar ... a crescente presença da ciência e da tecnologia nas atividades produtivas e nas relações sociais, ... que, como consequência estabelece um ciclo permanente de mudanças, provocando rupturas rápidas e precisa ser considerada”.
O tema da incorporação da tecnologia na educação é retomado no documento intitulado Base Nacional Comum Curricular (BNCC), lançado no ano de 2015 e revisto em 2017, que objetiva aprimoramento e renovação da educação básica nacional. No que concerne aos desafios da universalização do Ensino Médio destaca a necessidade da garantia, de permanência e das aprendizagens do aluno na escola, no sentido de “ampliar as condições de inclusão social, ao possibilitar o acesso à ciência, à tecnologia, à cultura e ao trabalho”, já que as transformações decorrentes do desenvolvimento tecnológico vem ocorrendo com rapidez na dinâmica social contemporânea. (BNCC, 2017, p. 462).
Inclusive na sessão que trata sobre Ciências da Natureza (BNCC CN, 2017) é possível observar a preocupação com o uso da tecnologia, bem como dos métodos, das diferentes estratégias e uso de múltiplos instrumentos didáticos para ensino e aprendizagem das Ciências da Natureza, destacando neste contexto a promoção do desafio, da motivação para o questionamento, na interação dos/as estudantes com o mundo, desde a Educação Infantil até o final do Ensino Médio, com múltiplas alternativas de ação, como recursos tecnológicos de informação e comunicação.
Ao propor a ideia de produção de um material didático composto por um aplicativo e da plataforma do arduino com sensores e componentes eletrônicos, leva-se em consideração
um processo de pesquisa, com elaboração e organização de forma a atender aos objetivos aqui apontados e, ao mesmo tempo, de definição dos percursos a serem seguidos, cumprindo uma sequência didática. Acredita-se que essa preocupação com a pesquisa, fundamentação teórica e metodológica poderá alicerçar a construção de um material didático para ser utilizado por professores e alunos. É nesse sentido que o desenvolvimento de um aplicativo com a plataforma do arduino pode ser considerado um material didático, pois engloba, como dito, diversos recursos como pesquisa, elaboração de texto e imagens, organizados dentro de um objetivo, com uma intencionalidade.
Acredita-se que uso de aplicativos e da plataforma do arduino como material didático contribuirá para dinamizar as aulas e estabelecer uma relação prazerosa entre o estudante e o conteúdo a ser trabalhado, não significando que seja a resolução plena dos problemas enfrentados no cotidiano escolar.
Diante destas considerações, torna-se necessário definir os pontos que farão parte dos capítulos desta dissertação. No primeiro capítulo apresenta-se uma abordagem geral a respeito de dificuldades e sugestões de autores para facilitar o aprendizado de Física e será realizada uma análise sobre as orientações da Base Nacional Comum Curricular (BNCC, 2017) para uso da tecnologia em especial nas área das Ciências da Natureza. No segundo capítulo, discutir-se-á algumas dificuldades identificadas no contexto educacional; a proposta da cultura maker e seu aporte pedagógico e metodológico, o construcionismo, aliado ao uso da tecnologia no espaço educacional. A metodologia usada neste trabalho compõem o terceiro capítulo. Os materiais e métodos para utilização do aplicativo serão apresentados no quarto capítulo e no quinto capítulo os resultados e análises do material didático proposto neste trabalho. Encerraremos com as considerações finais e as referências bibliográficas e eletrônicas aqui utilizadas.
CAPÍTULO 1: DIFICULDADES GERAIS DO ENSINO DE FÍSICA E
CONSIDERAÇÕES SOBRE A BNCC
Neste capítulo iremos discutir brevemente sobre dificuldades no aprendizado e algumas propostas para melhoria do ensino da disciplina de física e apresenta-se algumas considerações sobre a Base Nacional Comum Curricular (BNCC, 2017) para utilização da tecnologia no contexto educacional, em especial na área das Ciências da Natureza.
1.1 Considerações sobre o ensino de física
Conforme Costa (2015) muitos jovens chegam ao Ensino Médio com preconceitos negativos a respeito da matéria de Física. O autor justifica esse comportamento de alunos pelo fato da especificidade da mesma, ser composta de conceitos matemáticos complexos, e também pela necessidade da habilidade interpretativa que, segundo o autor, representa uma lacuna na formação escolar brasileira.
No Brasil cerca de 40% dos alunos que saem do Ensino Fundamental não sabem interpretar textos, é o que mostra os dados da PROVA BRASIL (2013). Ramos (2014) reitera este mesmo índice identificado no 9º ano do Ensino Fundamental, afirmando que alunos que não conseguem interpretar um texto não apresentam capacidade para resolver problemas de Física, tornando mais complicado o seu aprendizado durante o Ensino Médio.
Moura (2014) corrobora, alegando que os alunos que estão iniciando o Ensino Médio ainda não estão devidamente preparados para aprender Física e não apresentam boa capacidade para raciocinar sobre os conteúdos da disciplina. Albuquerque, Silva e Spinillo (1996) já apontavam que estudantes com pouca motivação para a leitura e estudo apresentavam baixo rendimento escolar, dificuldade na coordenação de processos cognitivos, dificuldades de transmitir ideias e conhecimentos, dentre outras situações.
Outro ponto que agrava ainda mais o aprendizado de Física pelos alunos envolve o descaso dos professores com o ensino da disciplina. Melo, Campos e Almeida, (2015) alertam que no Ensino Fundamental, onde os alunos tem seu primeiro contato com a matéria de Física, as aulas são ministradas por professores licenciados em outras áreas, não apresentando grande envolvimento profissional para estimular os alunos na disciplina que não é a de sua formação acadêmica, o que pode contribuir para a desmotivação dos alunos.
Bzuneck (2001, p.18) menciona que a motivação interfere consideravelmente no desempenho escolar dos alunos, resultando em deficiência na quantidade e qualidade da
aprendizagem derivados de problemas na motivação e complementa que, existem tipos motivacionais qualitativamente inadequados à situação escolar, na medida em que “as razões que movem o aluno não o direcionam tanto para o aprender, mas para outros objetivos que, em razão de sua dinâmica, desviam a aplicação do esforço e energia de uma direção construtiva”. Para Melo et al. (2015) este contexto gera descaso com o significado do ensino da Física, incluindo a pequena carga horária oferecida nos currículos escolares do Ensino Médio, possibilitando oferecer somente resumos destinados a atender apenas as necessidades exigidas para provas de vestibulares, desprivilegiando assim a disciplina de sua ligação com o cotidiano do aluno.
Müller (2013) também lembra que a metodologia de ensino da Física ainda é o mesmo de séculos atrás, referindo-se ao fato de que os alunos associam a matéria apenas com a memorização de fórmulas, deixando de lado o verdadeiro significado da Física no entorno científico das conexões com o cotidiano.
Portanto, vemos que não é só a dificuldade associada à matemática e à habilidade interpretativa que dificulta a aprendizagem e o envolvimento do aluno com a matéria de Física, mas sim uma série de fatores que contribuem em cadeia para a desmotivação e dificuldades de aprendizagem dos alunos.
Atualmente, pesquisadores preocupados com o ensino de Física, Beichner (2015), Baião (2016), Huang (2015), Zanchetta (2015); dentre outros, buscam a ajuda da tecnologia para propor novos métodos que facilitem o seu aprendizado.
Beichner (2015) defende que um ensino de qualidade para a disciplina de Física deve começar pela mudança de atitude do professor em sala de aula, indo além de meramente repetir o conteúdo dos livros, e sempre partindo de questionamentos. Essa proposta foi desenvolvida na USP. O autor sugeriu dinâmicas como formação de grupos para discussão do conteúdo em sala de aula, oferecendo aos alunos o material teórico e exemplos para serem estudados em casa, e, por último, passou a contar com a utilização de um computador para cada grupo de alunos com acesso à internet, para ajudar no aprendizado de conteúdos elementares, podendo assim o professor aproveitar o tempo com conteúdos mais relevantes e esclarecimento de dúvidas.
Baião (2016), em dissertação de mestrado defendida na Faculdade de Educação da UNICAMP, com o título “Desenvolvimento de uma metodologia para o uso do Scratch for Arduino no Ensino Médio”, apresenta uma proposta de ensino para alunos do terceiro ano do
Ensino Médio aprender conteúdos da disciplina de Física com a utilização da programação Scratch for Arduino e suas Shields e até mesmo conceitos básicos de eletrônica, com o objetivo de estimular o aprendizado nesta disciplina. Baião (2016) também acredita que o Scratch for Arduino e suas Shields possibilita a inclusão de instrumentos tecnológicos com baixo custo nas salas de aula, favorecendo o desenvolvimento da criatividade, criticidade, pensamento sistêmico e trabalho em equipe.
Zanchetta (2015) explica que o termo conhecido como cultura maker, que tem como princípio a ideia do faça você mesmo, possibilita ao aluno interagir, criar, entender o funcionamento das coisas ao fazer seus próprios protótipos ou modificando-os. Com o espaço maker, afirma Zanchetta (2015), é possível trabalhar com os alunos as novas tecnologias, já que questiona o modelo atual centrado na teoria ao desconsiderar a imersão do sujeito na prática. O autor acredita na proposta da cultura maker e na inclusão de novas estratégias para o ensino e aprendizagem da Física, tornando possível, em sala de aula, pensar, criar e inovar.
Vale destacar um exemplo de engajamento de alunos à cultura maker com a matéria de Física em uma escola de Brasília. Foi solicitado aos alunos para que se dividissem em grupos e por meio de pesquisa em computadores, aprendessem a fazer uma máquina térmica. O objetivo da disciplina era direcionado para que os alunos compreendessem os conceitos da física térmica. Conforme Meira e Ribeiro (2016) o experimento foi vivenciado pelos alunos com sucesso, e do ponto de vista do educador, eles tiveram a possibilidade de trocar as aulas tradicionais por aulas práticas, abrindo campo para novas estratégias de ensino. Nas apresentações os alunos demonstraram um comportamento mais dinâmico e reflexivo, influenciando inclusive a capacidade de interagir com os outros colegas sobre o tema.
As discussões realizadas durante as apresentações mostram como o conteúdo passou a fazer parte do repertório dos estudantes. A partir de um início complexo e desafiador, os estudantes passaram a ser protagonistas do seu aprendizado, vindo por fim a falar com propriedade sobre o tema para os colegas, inclusive criticando projetos cujo desempenho estava aquém dos critérios de avaliação (MEIRA e RIBEIRO, 2016, p. 3).
Em outros países, afirma Huang (2015), também estão sendo utilizados microcontroladores para ajudar no ensino de Física. O referido autor cita vários experimentos e dentre esses destaca a experiência com microcontrolador em sala de aula. Após a experiência, relata Huang (2015), observou-se alunos mais motivados, maior desempenho e uma aprendizagem mais significativa em relação à disciplina. Seu argumento foi o de que com o manuseio dos sensores de alta precisão os alunos foram capazes de obter resultados próximos
dos valores calculados na teoria, possibilitando uma estimulação maior nos estudos ao experimentarem novas possibilidades a partir da exploração dos microcontroladores, componentes eletrônicos, computação, dentre outros.
Na Universidade do Colorado, nos Estados Unidos, também está sendo colocado em prática o método do desenvolvimento de simuladores permitindo ao aluno interagir com a teoria da Física. A crença em defesa desse método é a de que o simulador ajuda de forma eficaz na aprendizagem. Em experiência realizada, os alunos conseguiram acompanhar o desenvolvimento da matéria em sala de aula de forma visual com exemplos do cotidiano vivido. O feedback dos alunos também foi apontado como positivo, com uma melhora nas notas em relação ao ano anterior em que não se utilizava esse método para o ensino da física (PHET, 2019).
1.2 Considerações sobre a BNCC
O documento intitulado “Base Nacional Comum Curricular” (BNCC, 2017) objetiva aprimoramento e renovação, aproximando a tecnologia e seus métodos de utilização, entre outras, para a área de Ciências da Natureza e suas Tecnologias, integrada por Biologia, Física e Química. Nossa atenção está na disciplina de Física do Ensino Médio, envolvendo conteúdos de caráter experimental, oportunizando o uso da tecnologia para favorecimento da aprendizagem de alunos. Esta reflexão busca identificar a fundamentação oferecida e orientações presentes neste documento, paralelas à revisão da literatura da área, para integrá-la à proposta de criação de um material didático como recurso de aprendizagem para aulas de Física do Ensino Médio.
Os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs) apresentam, a partir de bases legais, as diretrizes teóricas para elaboração de propostas curriculares básicas para o Ensino Fundamental e Ensino Médio para todas as escolas brasileiras, públicas e particulares, contribuindo para elaboração ou revisão de conteúdos oferecidos, auxiliando no planejamento das aulas e reflexão sobre a prática pedagógica com sugestões para aplicação da tecnologia em sala de aula, no sentido de aprimorar o método de ensino-aprendizagem. Assim, de forma geral, as diretrizes teóricas propostas pelos PCNs caracterizam-se como material de referência e orientação para alcance de objetivos, conteúdos e métodos de ensino.
Vale lembrar que o PCN do Ensino Médio (PCNEM, 2000, p.5) já apontava para a possibilidade da educação, nas próximas décadas: “se transformar mais rapidamente do que em muitas outras, em função de uma nova compreensão teórica sobre o papel da escola
estimulada pela incorporação das novas tecnologias”. Partindo dessa compreensão passa a propor uma reformulação da educação geral do Ensino Médio a partir da Lei de Diretrizes e Bases da Educação, Lei 9.394/96: “a formação do aluno deve ter como alvo principal a aquisição de conhecimentos básicos, a preparação científica e a capacidade de utilizar as diferentes tecnologias relativas às áreas de atuação”.
De modo geral, pode-se dizer que a proposta de educação geral para o Ensino Médio sugerida pelo PCNEM (2000), centralizava a educação na sociedade tecnológica globalizada que tendia a acelerar a transferência de conhecimentos, de tecnologias e ampliação da sociabilidade humana, visando o desenvolvimento de competências básicas (psicomotora, sócio afetiva, cognitiva, cultural), bem como do exercício da cidadania e de habilidades técnicas voltada para a prática social e para o exercício profissional. Conforme o PCNEM (2000, p. 13) é preciso “romper com modelos tradicionais, para que se alcancem os objetivos propostos para o Ensino Médio”.
Podemos perceber, então, que desde os anos 2000 os PCNs vêm discutindo sobre as inovações tecnológicas para a sociedade contemporânea, incluindo também o tema da tecnologia na educação e na sala de aula nos diversos níveis de ensino brasileiro, em especial no Ensino Médio, mostrando a necessidade da inclusão das Tecnologias Digitais da Informação e da Comunicação (TDIC) em ambientes de aprendizagem.
Dando prosseguimento ao histórico desta compreensão a Lei nº 13.415/2017 propõem substituir o modelo único de currículo do Ensino Médio por um modelo “diversificado e flexível” estabelecendo uma nova estrutura curricular. Essa nova estrutura envolve a oferta de variados itinerários formativos, aprofundamento acadêmico e formação técnica profissionalizante, e ratifica a organização do Ensino Médio por áreas do conhecimento: I. Linguagens e suas tecnologias; II. Matemática e suas tecnologias; III. Ciências da Natureza e suas tecnologias; IV. Ciências Humanas e Sociais aplicadas; e V. Formação Técnica e Profissional, como esclarece o Art. 36: “O currículo do ensino médio será composto pela Base Nacional Comum Curricular e por itinerários formativos, que deverão ser organizados por meio da oferta de diferentes arranjos curriculares, conforme a relevância para o contexto local e a possibilidade dos sistemas de ensino”. (BNCC, 2017, p.467).
A partir deste contexto, e para esta reflexão inicial, vamos destacar alguns aspectos da Base Nacional Comum Curricular (BNCC, 2017) que se fundamenta no PCN geral, no PCNEM e suas tecnologias, sobre a utilização de recursos tecnológicos como possíveis
instrumentos de ensino-aprendizagem e para aulas experimentais, assim como para o desenvolvimento de competências e habilidades.
A Base Nacional Comum Curricular (BNCC, 2017) caracteriza-se como um documento homologado pela Portaria nº 1.570, publicada no Diário Oficial da União de 21/12/2017. Foi coordenada e elaborada pelo Ministério da Educação definindo-se como uma norma para orientar os rumos da Educação Básica do País, oferecendo uma Base Nacional Comum para elaboração dos currículos de todas as etapas da Educação Básica, incluindo o Ensino Médio fundamentando-se em “direitos de aprendizagens, expressos em 10 competências gerais, que guiam o desenvolvimento escolar das crianças e dos jovens desde a creche até a etapa terminal da Educação Básica” (BNCC, 2017, p.5).
Assim, a partir da BNCC (2017, p. 5):
as redes de ensino e instituições escolares, públicas e particulares passarão a ter uma referência nacional comum e obrigatória para elaboração dos seus currículos e propostas pedagógicas, promovendo a elevação da qualidade do ensino com equidade e preservando a autonomia dos entes federados e as particularidades regionais e locais.
Importa esclarecer que a BNCC (2017), que integra a política nacional da Educação Básica, já havia sido prevista na Constituição Federal de 1988, na Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional de 1996 (LDB/1996) e no Plano Nacional de Educação de 2014 (PNE/2014) expressando “o compromisso do Estado Brasileiro com a promoção de uma educação integral e desenvolvimento pleno dos estudantes, voltada ao acolhimento com respeito às diferenças e sem discriminação e preconceitos ... para que as mudanças cheguem às salas de aula em benefício de todos os estudantes ...” (BNCC, 2017, p. 5).
A BNCC (2017, p.7) define:
o conjunto orgânico e progressivo de aprendizagens essenciais que todos os alunos devem desenvolver ao longo das etapas e modalidades da Educação Básica, de modo que tenham assegurados seus direitos de aprendizagem e desenvolvimento, em conformidade com o que preceitua o Plano Nacional de Educação (PNE) ... orientado pelos princípios éticos, políticos e estéticos que visam a formação humana integral e à construção de uma sociedade justa, democrática e inclusiva, como fundamentado nas Diretrizes Curriculares Nacionais da Educação Básica (DCN/2013).
Dessa forma a BNCC (2017) serve de referência para a formulação de currículos e das propostas pedagógicas das instituições escolares, além de contribuir para outras políticas e ações como formação de professores, avaliação, elaboração de conteúdos educacionais e critérios para infraestrutura das escolas, caracterizando-se como um instrumento fundamental de garantia de um patamar comum de aprendizagens e de acesso e permanência dos estudantes na escola.
Ao definir as aprendizagens essenciais para a Educação Básica a BNCC (2017, p.8) assegura aos estudantes o desenvolvimento de dez competências gerais, como referido acima, presentes no âmbito pedagógico, os direitos de aprendizagem e desenvolvimento. Define competência 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”, indo ao encontro das Diretrizes Nacionais da Educação em Direitos Humanos (BRASIL, 2013) e da Organização das Nações Unidas (ONU, 2015). Abaixo, as 10 competência gerais da Educação Básica (BNCC, p. 9-10):
1. Valorizar e utilizar os conhecimentos historicamente construídos sobre o mundo físico, social, cultural e digital para entender e explicar a realidade, continuar aprendendo e colaborar para a construção de uma sociedade justa, democrática e inclusiva.
2. Exercitar a curiosidade intelectual e recorrer à abordagem própria das ciências, incluindo a investigação, a reflexão, a análise crítica, a imaginação e a criatividade, para investigar causas, elaborar e testar hipóteses, formular e resolver problemas e criar soluções (inclusive tecnológicas) com base nos conhecimentos das diferentes áreas.
3. Valorizar e fruir as diversas manifestações artísticas e culturais, das locais às mundiais, e também participar de práticas diversificadas da produção artístico-cultural.
4. Utilizar diferentes linguagens – verbal (oral ou visual-motora, como Libras e escrita), corporal, visual, sonora e digital -, bem como conhecimentos das linguagens artística, matemática e científica, para se expressar e partilhar informações, experiências, ideias e sentimentos em diferentes contextos e produzir sentidos que levem ao conhecimento mútuo.
5. Compreender, utilizar e criar tecnologias digitais de informação e comunicação de forma crítica, significativa, reflexiva e ética nas diversas práticas sociais (incluindo as escolares) para se comunicar, acessar e disseminar informações, produzir conhecimentos, resolver problemas e exercer protagonismos e autoria na vida pessoal e coletiva.
6. Valorizar a diversidade de saberes e vivências culturais e apropriar-se de conhecimentos e experiências que lhe possibilitem entender as relações próprias do mundo do trabalho e fazer escolhas alinhadas ao exercício da cidadania e ao seu projeto de vida, com liberdade, autonomia, consciência crítica e responsabilidade. 7. Argumentar com base em fatos, dados e informações confiáveis, para formular, negociar e defender ideias, pontos de vista e decisões comuns que respeitem e promovam os direitos humanos, a consciência socioambiental e o consumo responsável âmbito local, regional e global, com posicionamento ético em relação ao cuidado de si mesmo, dos outros e do planeta.
8. Conhecer-se, apropriar-se e cuidar de sua saúde física e emocional, compreendendo-se na diversidade humana e reconhecendo suas emoções e a dos outros, com autocrítica e capacidade para lidar com elas.
9. Exercitar a empatia, o diálogo, a resolução de conflitos e a cooperação, fazendo-se respeitar e promovendo o respeito ao outro e aos direitos humanos, com acolhimento e valorização da diversidade dos indivíduos e de grupos sociais, seus saberes, identidades, culturas e potencialidades sem preconceitos de qualquer natureza.
10. Agir pessoal e coletivamente com autonomia, responsabilidade, flexibilidade, resiliência e determinação, tomando decisões com base em princípios éticos, democráticos, inclusivos, sustentáveis e solidários.
A BNCC (2017) destaca que essas competências gerais “inter-relacionam-se” e ao mesmo tempo “desdobram-se” na didática própria para as três etapas da Educação Básica (Educação Infantil, Ensino Fundamental e Ensino Médio), articulando-se na construção de conhecimentos, no desenvolvimentos de habilidades e na formação de atitudes e valores, contextualizando assim espaço para a realidade social e individual da escola e do aluno. Esclarece que, ainda em 2010 o Conselho Nacional de Educação (CNE) já havia promulgado novas Diretrizes Curriculares Nacionais “ampliando e organizando o conceito de contextualização como a ‘inclusão, a valorização das diferenças e o atendimento à pluralidade e à diversidade cultural resgatando e respeitando as várias manifestações de cada comunidade’”. (BNCC, 2017, p. 11).
Inclusive, em 2014 foi promulgado o Plano Nacional de Educação (PNE) destacando a necessidade de estabelecer e implantar “diretrizes pedagógicas para a educação básica e a base nacional comum dos curricular, com direitos e objetivos de aprendizagem e desenvolvimento ... respeitadas as diversidades regional, estadual e local”. (BNCC, 2017, p. 12).
A Lei nº 13.415/17 propõem a substituição do modelo único de currículo do Ensino Médio por um modelo diversificado e flexível. Assim, nesse ano a legislação brasileira passa a utilizar e referir modalidades às finalidades da educação: a BNCC definirá, entre outros, direitos e objetivos de aprendizagem do Ensino Médio conforme CNE e, a organização das áreas “que trata o caput e das respectivas competências e habilidades será feita com critérios estabelecidos em cada sistema de ensino. BRASIL, 2017.” (BNCC, 2017, p. 12).
Os fundamentos pedagógicos da BNCC (2017) recaem no desenvolvimento de competências “por meio da indicação clara do que os alunos devem ‘saber’ (considerando a constituição de conhecimentos, habilidades, atitudes e valores) e ... do que devem ‘saber fazer’ (considerando a mobilização desses conhecimentos, habilidades, atitudes e valores para resolver demandas ... da vida cotidiana, do ... exercício da cidadania e do mundo do trabalho)”. (BNCC, 2017, p. 13).
Dessa forma a BNCC (2017) estabelece um compromisso da sociedade com a educação integral, inovadora e inclusiva envolvendo no processo educativo “o que aprender, para que aprender, como ensinar, como promover redes de aprendizagem colaborativa e como avaliar o aprendizado”. (BNCC, 2017, p. 14). A BNCC passa a ideia que a sociedade de hoje pertence a um novo cenário que exige mais do que acúmulo do de informações, requer:
reconhecer-se em seu novo contexto histórico e cultural, comunicar-se, ser criativo, analítico-crítico, participativo, aberto ao novo, colaborativo, resiliente, produtivo e responsável ... requer o desenvolvimento de competências para aprender a aprender, saber lidar com a informação cada vez mais disponível, atuar com discernimento e responsabilidade nos contextos das culturas digitais, aplicar conhecimentos para resolver problemas, ter autonomia para tomar decisões, ser proativo para identificar os dados de uma situação e buscar soluções, conviver e aprender com as diferenças e as diversidades. (BNCC, 2017, p.14).
Vale esclarecer que Educação Integral, acima referida, sugere formação e desenvolvimento humano global “rompendo com visões reducionistas que privilegiam a dimensão intelectual (cognitiva) ou a dimensão afetiva”. Significa considerar crianças, jovens e adultos como sujeitos da própria aprendizagem, uma educação que acolhe e reconhece sua singularidade e diversidade, uma escola como espaço de aprendizagem, de democracia inclusiva e de “se fortalecer na prática ... de não discriminação, não preconceito e respeito às diferenças e diversidades” resultando em “superação da fragmentação radicalmente disciplinar do conhecimento, o estímulo à sua aplicação na vida real ...” (BNCC, 2017, p. 14-15).
Ao destacar a relação entre a BNCC e os currículos, importa esclarecer que, para além dos papéis complementares como o compromisso da educação com a formação e o desenvolvimento humano global do aluno, é preciso adequar as proposições da BNCC à realidade local, considerando a autonomia das redes de ensino e das instituições escolares, o contexto e as características dos alunos. Isso significa que:
a) os conteúdos dos componentes curriculares, bem como as estratégias para apresentá-los e torná-los significativos precisam adequar-se ao lugar e tempo adequados para a aprendizagem;
b) é preciso decidir quanto a organização interdisciplinar dos componentes curriculares, competência pedagógica para adotar estratégias mais dinâmicas, interativas e colaborativas para ensino e aprendizagem;
c) selecionar e aplicar metodologias e estratégias didático-pedagógicas diversificadas, considerando os ritmos de aprendizagem diferenciados, bem como avaliar a necessidade de conteúdos complementares para diferentes grupos de alunos;
d) “conceber e pôr em prática situações e procedimentos para motivar e engajar os alunos nas aprendizagens”; (BNCC, 2017, p. 17).
e) construir e aplicar procedimentos de avaliação formativa e que seus resultados sejam usados para melhorar o desempenho dos alunos e professores;
f) “selecionar, produzir, aplicar e avaliar recursos didáticos e tecnológicos para apoiar o processo de ensinar e aprender”; (BNCC, 2017, p. 17).
g) disponibilizar materiais para orientação aos professores e processos permanentes de formação para o aperfeiçoamento do ensino-aprendizagem; e por último,
h) fornecer aprendizagem sobre gestão pedagógica e curricular para educadores das escolas e sistema de ensino.
Não podemos deixar de mencionar que o Ensino Médio tem sido objeto de críticas e reflexões, entre outros motivos por: “desempenho insuficiente dos alunos do Ensino Fundamental, a organização curricular do Ensino Médio vigente com excesso de componentes curriculares, e uma abordagem pedagógica distante das culturas juvenis do mundo e do trabalho”. (BNCC, 2017, p.461).
Foi com o propósito de enfrentar essa realidade que a BNCC (2017, p. 462) propôs os desafios da universalização do Ensino Médio destacando a necessidade da garantia, de permanência e das aprendizagens do aluno na escola atendendo “às suas aspirações presentes e futuras”. Para alcançá-lo a BNCC, apoiando-se nas DCN (2013) sugere: “ampliar as condições de inclusão social, ao possibilitar o acesso à ciência, à tecnologia, à cultura e ao trabalho”, já que as rápidas transformações decorrentes do desenvolvimento tecnológico vem ocorrendo na dinâmica social contemporânea, oferecendo um campo aberto para investigação e intervenção produtiva, sociais e culturais, justificando dessa forma a necessidade das escolas do Ensino Médio formar jovens críticos e autônomos, que proporcionem experiências que lhes garantam aprendizagens, respeito à pessoa humana e aos seus direitos.
A BNCC (2017) também retoma as quatro finalidades do Ensino Médio já apresentadas na LDB (1996): Consolidação e aprofundamento dos conteúdos; Preparação básica para o trabalho e cidadania do educando; Aprimoramento do educando como pessoa humana, formação ética, desenvolvimento da autonomia intelectual e pensamento crítico; e “Compreensão dos fundamentos científico-tecnológicos dos processos produtivos, relacionando a teoria com a prática, no ensino de cada disciplina” (BNCC, 2017 p. 464).
Fica claro que estas finalidades do Ensino Médio estão centradas no contexto da educação integrada no que concerne aos aspectos físicos, cognitivos e socioemocionais por meio da convicção de que todos os estudantes têm de aprender e de alcançar os objetivos; da construção de aprendizagens ligada às necessidades dos estudantes e conforme os desafios da
sociedade contemporânea; da atribuição de sentido às aprendizagens, dadas pelos desafios da realidade, da produção e circulação dos conhecimentos; de estímulo ao desenvolvimento de suas capacidades de abstração, reflexão, interpretação, proposição e ação que são necessários para construção da autonomia pessoal e profissional, intelectual e política; e, estímulo ao protagonismo da aprendizagem e construção de projetos de vida, bem como para o enfrentamento dos desafios da sua comunidade, do mundo do trabalho e da sociedade.
Já, os Currículos Escolares e os Projetos Pedagógicos para atender a preparação básica para o trabalho (que pressupõe o desenvolvimento das competências de forma ativa, crítica, criativa e responsável, no mundo do trabalho cada vez mais complexo) conforme a BNCC (2017) deverão ser estruturados do seguinte modo: a) explicitação de que o trabalho produz e transforma a cultura e a natureza; b) relacionar teoria e prática (conhecimento teórico e resolução de problemas); c) revelar que ocorrem diferentes formas de produção e de trabalho, que se modificam e se atualizam nas sociedades contemporâneas e no Brasil; d) que a preparação para o trabalho não está necessariamente na escolha profissional precoce, pois o mundo das profissões e ocupações está mudando rapidamente, algumas profissões são ainda desconhecidas caracterizadas pelo uso intensivo de tecnologias, por isso a necessidade de estar aberto para as possibilidades de atuação imediata, a médio e a longo prazo.
Quanto a ideia de construção para a cidadania e preparação do estudante como pessoa humana em uma sociedade justa, democrática e inclusiva as escolas devem permitir aos estudantes: valorizar o diálogo, manifestação de opiniões e de pontos de vista diferentes; respeito à dignidade do outro; combater discriminações; participação política e social; construção de projetos baseados na solidariedade e sustentabilidade.
Conforme BNCC, (2017, p. 466) a escola “tem de explicitar seu compromisso com os fundamentos científico-tecnológicos da produção de saberes, promovendo, por meio da articulação entre diferentes áreas do conhecimento”:
a compreensão e a utilização dos conceitos e teorias que compõem a base do conhecimento científico, e dos procedimentos metodológicos e suas lógicas;
o reconhecimento da necessidade de continuar aprendendo e aprimorando seus próprios conhecimentos;
a apropriação das linguagens das tecnologias digitais e a fluência em sua utilização; e
a apropriação das linguagens científicas e sua utilização na comunicação e na disseminação desses conhecimentos.
Por fim, como estabelecido no Conselho Nacional de Educação (2009) importa estimular a construção de currículos que atendam a heterogeneidade e pluralidade, bem como a inclusão de componentes obrigatórios previstos na legislação. BNCC (2017, p. 466).
Para o Ensino Médio, a BNCC (2017) organiza o conhecimento em quatro áreas do conhecimento: Linguagens e suas Tecnologias (Arte, Educação Física, Língua Inglesa e Língua Portuguesa); Matemática e suas Tecnologias; Ciências da Natureza e suas Tecnologias (Biologia, Física e Química), e Ciências Humanas e Sociais Aplicadas (História, Geografia, Sociologia e Filosofia), não excluindo “as disciplinas com suas especificidades e saberes historicamente construídos ... implica o fortalecimento das relações entre elas e a sua contextualização para apreensão e intervenção na realidades, requerendo trabalho ... cooperativo dos seus professores no planejamento e execução dos planos de ensino” (BNCC, 2017, p. 32), cabendo a cada área do conhecimento estabelecer competências específicas, relacionado a um conjunto de habilidades.
A área das Ciências da Natureza e suas Tecnologias seguem a mesma estrutura, definição de competências específicas e habilidades que lhes correspondem. Especificamente para o Ensino Médio “propõe que os estudantes possam construir e utilizar conhecimentos específicos da área para argumentar, propor soluções e enfrentar desafios locais e/ou globais, relativos as condições de vida e o ambiente”. (BNCC, 2017, p. 470).
Assim a BNCCEM (2017) define as aprendizagens essenciais e orienta a (re)elaboração de currículos e propostas pedagógicas. São os Sistema de Ensino e as escolas que devem constituir seu currículo e suas propostas pedagógicas, considerando as características de sua região, culturas locais, necessidades de formação e as demandas e aspirações dos estados. Os itinerários formativos devem ser considerados como estratégicos para a flexibilização da organização curricular do Ensino Médio, possibilitando opção de escolha aos estudantes, podendo ser criadas situações de trabalhos com base nos interesses dos estudantes.
A BNCCEM sugere, laboratórios para atividades que envolvem observação, experimentação e produção em uma área de estudo; oficinas como “espaço de construção coletiva de conhecimento, técnicas e tecnologias que possibilitam a articulação entre teoria e prática (produção de objetos/equipamentos ...)”; incubadoras que “estimulem e fornecem condições ideais para o desenvolvimento de determinado produto, técnica ou tecnologia
(plataformas digitais, canais de comunicação, páginas eletrônicas/sites, projetos de intervenção, projetos culturais, protótipos etc). (BNCCEM, 2017, p. 472).
Mais especificamente para a área de Ciências da Natureza e suas tecnologias, integrada por Biologia, Física e Química, a BNCCEM propõe ampliar e sistematizar as aprendizagens essenciais, de modo a interpretar os fenômenos naturais e processos tecnológicos, apropriando-se de teorias e conceitos, procedimentos dos diversos campos das ciências da Natureza. A BNCCEM propõe aprofundamento conceitual nas temáticas Matérias e Energia, Vida e Evolução e Terra e Universo.
Conforme BNCCEM (2017) a inclusão da tecnologia para o Ensino Médio indica a necessidade de mudança de paradigmas da teoria e da prática na disciplina de Física, não bastando o treinamento específico, pelo contrário, faz-se necessário a formação de uma cultura geral do cidadão capaz de aprender continuamente e de inovar já que se espera do aluno o entendimento de equipamentos e de procedimentos técnicos, a obtenção de análise de informações, a avaliação de riscos e benefícios em processos tecnológicos.
Importa esclarecer que a BNCC (2017) do Ensino Médio, da área Ciências da Natureza objetiva elencar o desenvolvimento das habilidades básicas e das competências específicas no contexto de cada disciplina e de sua respectiva tecnologia, próprias do Ensino Médio, entendendo por competências uma formação para a vida, formação cidadã, formação profissional no contexto da aprendizagem permanente atendendo a realidade do dia a dia.
Para a disciplina de Física, a BNCCEM (2017) estabelece a descrição de alguns temas próprios da Física que poderiam ir ao encontro da formação almejada para o aluno desta disciplina do Ensino Médio, entre eles: fontes de energia, o desenvolvimento de novos materiais, produtos, equipamentos e procedimentos tecnológicos.
O documento esclarece também que conceitos e fórmulas que não dizem respeito ao dia a dia do aluno e que podem não motivar a aprendizagem e nem atender às competências almejadas poderiam ser negligenciados, já que defende um aprendizado voltado para a experimentação, ou seja, o fazer, manusear, operar, como também a preparação para a investigação, observação e compreensão com caráter prático e crítico da cultura científica. Destaca a necessidade de se contemplar conteúdos práticos do mundo físico e natural, utilizando-se de estratégias de ensino para o desenvolvimento do pensamento abstrato, interpretativo, bem como de competências voltadas para a resolução de problemas, ou seja, para
o exercício de intervenções e julgamentos práticos, utilizando-se de métodos que priorizem a interação com as novas tecnologias.
Encontramos neste documento observações relevantes para repensar a forma tradicional de ensino, na medida em que propõe o desenvolvimento de competências específicas que permitam ao aluno relacionar fenômenos naturais e tecnológicos com o seu dia a dia, do uso da tecnologia aplicado no contexto educacional, da articulação entre a teoria e a prática, no sentido de que não basta prover novos métodos e meios, mas, sim possibilitar ao próprio aluno ser articulador do seu desenvolvimento.
CAPÍTULO 2: UTILIZAÇÃO DA TECNOLOGIA, CULTURA MAKER E
CONSTRUCIONISMO
2.1 Utilização da tecnologia para trabalhar com alunos em sala de aula
A Revista Pesquisa TIC Educação (2016), que se propõe a investigar o uso das tecnologias de informação e comunicação nas escolas brasileiras, em seus diversos artigos, sinaliza várias questões, entre elas a reflexão sobre o novo papel da escola e da prática do professor em sala de aula para o século XXI, o novo papel do aluno como sujeito responsável pela apropriação do conhecimento, a necessidade de sua inserção na sociedade e no mundo do trabalho, bem como no desenvolvimento de competências e habilidades instrumentais e da estruturação de sua identidade como sujeito de uma cultura.
A Revista Pesquisa TIC Educação (2016), contempla, de forma geral, o contexto social atual, envolvendo as relações políticas, sociais, culturais e educacionais, definindo-o como novo, complexo e ao mesmo tempo dinâmico, afirmando que a economia e as transformações no mundo do trabalho interferem de algum modo no sistema educativo, destacando neste contexto a relevância das Tecnologias da Informação e Comunicação (TICs) na medida em que passam a interferir nas relações humanas, no trabalho docente e nas práticas escolares contribuindo para criação de novos hábitos, pensamentos e atitudes distintas.
Dessa forma, admite-se que vivemos uma nova cultura, pois novas tendências sociais estão surgindo caracterizadas por mudanças na organização educacional, novas necessidades educacionais e com elas, espera-se novas posturas e atividades docentes que atendam aos novos anseios dos alunos.
Pensar em novas posturas e atividades docentes implica em refletir sobre a concepção de Educação do professor, nos diz Dellagnelo (2016), sobre a necessidade de mudanças pedagógicas no trabalho do professor em sala de aula e incorporação das TICs na prática pedagógica. Assim, espera-se do professor projetos visando mudanças pedagógicas contribuindo para que alunos transformem conhecimentos em habilidades práticas, que apostem numa concepção de educação para a autonomia. Essas preocupações também estão ligadas à questões na qualidade da educação propostas pelo Estado e a Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO) para século XXI (DELLAGNELO, 2016).
Diante deste cenário social educacional, afirma Dellagnelo (2016), nos damos conta de que as inovações tecnológicas já estão inseridas na vida diária dos alunos, até porque sua trajetória vem caminhando a passos largos há praticamente trinta anos.
Neste sentido Dellagnelo (2016) acredita que temos elementos para questionar a forma tradicional de ensino, para apostar na melhoria da velha educação bancária de estruturas arcaicas e autoritárias de ensino, o que significa experimentar mudanças nas formas de ensinar e de aprender; que o uso das TICs na educação pode representar alternativa criativa ao professor e na sua apropriação para atualização dos conhecimentos científicos; repensar as estratégias que docentes utilizam para atender as necessidades atuais de formação educacional de alunos, de buscar novos materiais e novas metodologias pedagógicas, bem como para reorganização de uma sala de aula, por fim, para refletir sobre a importância de se criar novas possibilidades para o ambiente ensino-aprendizagem utilizando as TICs na educação.
Vale lembrar, segundo Moran (2007), que a internet começou a se popularizar, a princípio entre a sociedade mais elitizada, por volta de 1988 e no início de 1990 ocorreu a introdução gráfica para navegação na Web. Esse fato contribuiu para ampliar a capacidade de comunicação entre as pessoas e os meios. Fóruns de internet, assim como bate-papo e mensagens instantâneas começaram a surgir e com o tempo se tornaram intensas. Nesse mesmo tempo houve um aumento no número de fornecedores de internet, da velocidade de acesso à banda larga, os custos foram sendo reduzidos e indivíduos puderam comunicar-se com o mundo pelas páginas Web. Também ao longo desse período os e-mails passaram a ser e continuam sendo a principal ferramenta de comunicação.
Em seguida Moran (2007) elenca outras ferramentas sociais que surgiram com a chegada do MySpace seguido do Orkut e Facebook, Weblogs (Blogs) e uma infinidade de sites dedicados a uma variedade cada vez maior de interesses. Mensagens instantâneas continuam evoluindo, assim como Twitter.
Os avanços mais recentes de tecnologias são sem fio, pois oferecem maior eficácia e eficiência na comunicação, bem como os dispositivos habilitados para internet, como smartphones e tablets, em que os indivíduos podem manter comunicação quase independentemente de seu ambiente, inclusive, hoje, contamos com a Web 2.0 que sinaliza conteúdo dos blogs e wikis (VANDRESEN, 2011).
Neste cenário, segundo Vandresen (2011) as TICs podem oferecer subsídios para Educação. Se pensarmos na especificidade da Web 2.0, ela pode contribuir para o processo
educacional pois permite aos alunos tanto aprender uns com os outros, quanto a partir de uma perspectiva no qual o próprio aluno seja produtor do conhecimento. Ao usar o computador como ferramenta educacional o aluno desenvolve uma atividade podendo aprender com ela.
Paralelo a possibilidade de aprendizagem dos alunos por meio de um instrumento eletrônico, ou partindo do pressuposto que o aluno pode aprender pelo fato de estar executando uma tarefa por intermédio de ferramentas, podemos questionar o papel do professor como transmissor de conhecimentos, já que o computador pode fazer isto de modo eficiente, reforçando a ideia de que caberia ao professor elaborar objetivos e propor atividades significativas a serem desenvolvidas pelos alunos por meio de ferramentas eletrônicas para atingir os seus objetivos de ensino. Dessa forma o professor criaria situações de aprendizagem, de conhecimentos, se caracterizaria como mediador do processo ensino-aprendizagem, atitude essa aclamada pela literatura educacional atual, como aponta Dellagnelo (2016) na Revista TIC Educação (2016).
A propósito, segundo dados do IBGE, apresentados por Dellagnelo (2016), são investidos recursos significativos na compra de ferramentas eletrônicas no cenário educacional brasileiro e propostas pedagógicas inovadoras para melhoria da qualidade de ensino envolvendo o uso das tecnologias na vida dos estudantes e sua influência no processo ensino-aprendizagem. Assim, conforme Dellagnelo (2016), 99% das escolas públicas e particulares brasileiras localizadas em áreas urbanas possuem computadores de mesa, portátil ou tablet. O computador de mesa é o que apresenta maior frequência, seguido dos portáteis: 86% em escolas públicas e 92% em escolas particulares; para os tablets a frequência é de 32% para escolas públicas e 36% para escolas particulares.
Quanto a percepção de alunos, diretores, coordenadores pedagógicos e de professores de escolas públicas e privadas sobre a utilização das TICs nas práticas pedagógicas, é considerada, de modo geral, positiva conforme Dellagnelo (2016), variando entre 60% à 84% na adoção de novos métodos pedagógicos, colaboração entre os professores e acesso a materiais diversificados e de melhor qualidade.
Contudo, os dados apresentados por Dellagnelo (2016) também menciona que 18% destas escolas não disponibilizam o uso das ferramentas aos alunos e, no que se refere ao uso da internet há prevalência para os espaços administrativos da escolas. As atividades no laboratório de informática programadas por professores para alunos em escolas públicas abrange 27% e, em escolas particulares é de 28%.
