Baixe Animação interativa e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Física, somente na Docsity!
ANIMAÇÃO INTERATIVA: UM MATERIAL POTENCIALMENTE
SIGNIFICATIVO PARA A APRENDIZAGEM DE CONCEITOS EM
FÍSICA
INTERACTIVE ANIMATION: A POTENTIALLY SIGNIFICANT
MATERIAL FOR THE LEARNING OF PHYSICS CONCEPTS
Anelise Fernandes Borcelli1, Sayonara Salvador Cabral da Costa
1Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul/Faculdade de Física, [email protected] 2Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul/Faculdade de Física, [email protected]
Resumo
Neste trabalho propõe-se uma metodologia para implementar o uso do objeto de aprendizagem, denominado Um Banho de Efeito Joule , com foco na teoria da aprendizagem significativa de Ausubel. Ao mesmo tempo, investiga-se a eficácia de uso deste recurso pedagógico para introduzir conceitos de eletricidade e calorimetria a duas turmas de oitava série do Ensino Fundamental de uma Escola particular de Porto Alegre, para oportunizar uma aprendizagem de conceitos físicos relacionados com a realidade cotidiana deles. O método desenvolvido envolveu três encontros, com cada turma, nos quais foram utilizados instrumentos para analisar o processo de aprendizagem. No primeiro encontro, os alunos responderam um instrumento de sondagem, no qual foram identificados os interesses dos alunos, suas concepções sobre a Física, e os seus conhecimentos prévios sobre o funcionamento do chuveiro elétrico. No segundo encontro, a metodologia foi desenvolvida com a aplicação do objeto de aprendizagem e coletados dados sobre a interação dos alunos com esse objeto. No terceiro encontro, os alunos responderam um instrumento de avaliação elaborado com a finalidade de identificar como os conceitos teriam sido aprendidos e a opinião deles sobre o recurso pedagógico utilizado. Os resultados obtidos sugerem que o uso de computadores como um recurso auxiliar no ensino de Física é uma alternativa válida que aproxima a Escola da realidade social e cultural do aluno, facilitando a aprendizagem de conceitos em Física.
Palavras-chave : Objeto de Aprendizagem. Animação Interativa. Aprendizagem Significativa. Chuveiro Elétrico.
Abstract
In this work, a methodology focused on the significant learning theory of Ausubel was proposed in order to implement the use of a learning object named A Joule Effect Bath. At the same time, it was investigated the effectiveness of the use of this pedagogical resource to introduce electricity and calorimetry concepts to two eighth grade groups of the Elementary School in a private School in Porto Alegre, in order to offer them an opportunity to learn physical concepts related to their daily reality. The proposed method was developed in three meetings for each group, when instruments to evaluate the learning process were applied. On the first meeting, the students answered a sounding instrument, in which their interests, their concepts
about Physics, and their previous knowledge about how an electrical shower works could be identified. On the second meeting, the proposed methodology was applied and data regarding the interaction of the students with the learning object were collected. On the third meeting, the students answered an evaluation test prepared in order to identify as the concepts would have been learned by their, as well as their opinion about the pedagogical resource that was used. The obtained results suggest that the use of computers as an auxiliary resource in teaching Physics is a valid alternative that brings the school closer to the social and cultural reality of the students, facilitating their learning of concepts in Physics.
Keywords : Learning Object. Intera ctive Animation. Significative Learning. Electric Shower.
Introdução
A possibilidade de utilização de computadores na educação é muito rica, visto que existem inúmeros recursos disponíveis capazes de promover uma aprendizagem significativa de conceitos, conforme proposto por Ausubel (1980) na sua teoria da aprendizagem significativa. Dentre estes recursos, destacam-se os objetos de aprendizagem digitais que podem integrar animações interativas, textos explicativos, e questões objetivas em um único material.
A animação interativa pode ser definida como um filme de computação gráfica que utiliza modelos matemáticos para simular um evento específico, permitindo ao usuário interagir, através da manipulação de variáveis que alteram o resultado final da simulação, possibilitando a visualização de situações que dificilmente seriam acessíveis em laboratórios didáticos. O uso de animações interativas como recurso pedagógico para o ensino de Física vem sendo discutido pelos educadores desta área (MONTEIRO; CRUZ; ANDRAD E; GOUVEIA; TAVARES; ANJOS, 2006; NOGUEIRA; RINALDI; FERREIRA; PAULO, 2000; TAVARES, 2006), acompanhando estudos promovidos pelos especialistas em informática (MIRANDA; COSTA, 2004; SIMP ÓSIO BRASILEIRO DE INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO, 2006), principalmente no meio acadêmico, quanto à eficácia deste recurso no processo de aprendizagem do aluno. Tavares (2006) reconhece que as animações interativas são valiosas ferramentas pedagógicas que facilitam a aprendizagem de conceitos físicos. Em outro trabalho, Tavares e colaboradores (2007) valem-se da revisão da Taxonomia da Bloom para demonstrar a eficácia de um objeto de aprendizagem na construção do conhecimento e apreensão do significado dos conceitos trabalhados. Reconhecem que o objeto de aprendizagem que usa um te xto conceitual combinado com animação interativa e mapas conceituais constitui-se em “ferramenta cognitiva inclusiva” (op. cit., p. 132).
Se não fosse por essas razões, as atividades desenvolvidas em computador ainda desempenham um papel de aproximar a escola do meio social e cultural do estudante, garantindo o conhecimento de ferramenta quase imprescindível para a sua inclusão no mercado de trabalho atual.
O acesso a esses relatos de pesquisa motivou a proposta deste trabalho, envolvendo o uso de uma animação interativa como um material potencialmente significativo para oportunizar a aprendizagem de conceitos em Física. O ponto de partida foi a elaboração de uma animação interativa para participar do Concurso Rede Interativa Virtual de Educação (RIVED, 2007) realizado pela Secretaria de
ensinar. Ausubel et al. (1980, p. viii) afirmam que: “O fator isolado mais importante que influencia a aprendizagem é aquilo que o aprendiz já conhece. Descubra o que ele sabe e baseie nisso os seus ensinamentos.”.
Contudo, o conhecimento prévio que o aluno traz para sala de aula, adquirido normalmente em situações informais de aprendizagem, pode estar em desacordo com aqueles aceitos no contexto da matéria de ensino. Tais conceitos prévios não são considerados errôneos, mas sim alternativos no contexto educacional, sendo extremamente resistentes a mudanças, visto que, tais concepções alternativas normalmente são reforçadas pelos fenômenos do cotidiano, sendo construídas por meio de aprendizagens significativas. Segundo Moreira, deve-se buscar “a construção de novas estruturas de significados, que simultaneamente, vão obliterando aprendizagens significativas.” (MOREIRA, 1999a, p. 44).
Por outro lado, Ausubel não desmerece a aprendizagem mecânica, pois considera-a necessária sempre que o aluno é apresentado a uma área do conhecimento nova para ele; a partir da construção de alguns subsunçores , mesmo que pouco elaborados, a aprendizagem significativa torna-se possível. No entanto, quando os subsunçores específicos e relevantes não estão disponíveis na estrutura cognitiva do aprendiz, uma estratégia proposta na teoria de Ausubel, para facilitar a aprendizagem significativa, é a utilização de organizadores prévios, que “são materiais introdutórios apresentados antes do material a ser aprendido em si.” (MOREIRA, 1999b, p. 155). Estes materiais introdutórios funcionam como pontes cognitivas entre o que o aluno já sabe e o que precisa saber para aprender significativamente uma nova informação. Entretanto, mesmo que o material utilizado pelo professor seja potencialmente significativo, se a intenção do aluno for a de memorizá-lo arbitrária e literalmente, o resultado será uma aprendizagem mecânica.
Portanto, para que ocorra uma aprendizagem significativa, não é suficiente que o material seja potencialmente significativo, se for exigida apenas uma reprodução das novas informações de forma literal, pois o aluno não será incentivado a estabelecer relações entre o novo conteúdo e os subsunçores disponíveis na sua estrutura cognitiva. Ausubel propõe, então, para evitar a simulação da aprendizagem significativa, que os testes de compreensão sejam elaborados alterando-se as questões e os problemas trabalhados em sala de aula, e que sejam apresentados em um contexto diferente do apresentado no material instrucional (MOREIRA, 1999b).
Metodologia
A proposta pedagógica desenvolvida neste trabalho considerou as três condições necessárias para que ocorra uma aprendizagem significativa: (i) o conhecimento prévio do aluno; (ii) o material ser potencialmente significativo; e (iii) a disponibilidade do aluno em conectar os novos conceitos na sua estrutura cognitiva.
O Objeto de Aprendizagem
O objeto de aprendizagem intitulado Um Banho de Efeito Joule foi estruturado através de quatro estratégias pedagógicas: animação introdutória (organizador prévio), animação interativa (material potencialmente significativo), texto explicativo (apoio teórico), e questões (teste de compreensão).
A animação introdutória tem o papel do organizador prévio, visto que “serve de ponte entre o que o aprendiz já sabe e o que ele deve saber.” (MOREIRA, 1999b, p.155). O personagem da animação questiona o aluno (usuário) sobre a preservação da natureza, a economia de energia elétrica e os recursos naturais, levando-o à reflexão sobre o seu papel na sociedade e a importância dos conhecimentos de Física para uma consciência cidadã.
A animação interativa, cuja interface pode ser visualizada na Figura 1, permite que o aluno modifique as variáveis envolvidas no aquecimento da água do banho em um chuveiro elétrico. Os valores são alterados movendo-se os botões deslizantes. Pode-se regular a tensão da rede elétrica, a potência elétrica dissipada na resistência do chuveiro, a vazão de água e a temperatura ambiente da água na rede hidráulica (antes de ser aquecida pelo chuveiro elétrico), e deve -se clicar no botão Iniciar para que os valores selecionados sejam utilizados no cálculo da temperatura da água do banho, da corrente elétrica e do custo da energia elétrica para uma hora de banho, calculado a partir do preço médio nacional do quilowatt- hora (kWh), obtido da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL).
Figura 1 – Interface da animação interativa. O texto explicativo é um apoio teórico para o aluno ter uma maior compreensão sobre o funcionamento do chuveiro elétrico, através da interação entre os novos conceitos apresentados no texto e as observações feitas durante a manipulação das variáveis na animação interativa. No texto explicamos como ocorre a conversão de energia elétrica em calor, e as relações entre a potência elétrica, o comprimento do resistor, a corrente elétric a e o aquecimento da água. Além disso, é esclarecida a influência da vazão de água na temperatura do banho, mostrando ao aluno como regular o aquecimento da água de forma eficiente, que possibilita reduzir o valor da conta de luz no final do mês.
A seção de questões é composta por seis perguntas objetivas de múltipla escolha, com três opções de resposta para cada pergunta. Este recurso possibilita que o aluno, no final da atividade, verifique o seu processo de aprendizagem, além de incentivá -lo a navegar novamente pelo objeto de aprendizagem buscando responder às perguntas. Este vai e vem entre os recursos que integram o material é importante para desenvolver no aluno uma atitude reflexiva que possibilita a construção de um conhecimento mais fundamentado.
A Proposta Pedagógica
A proposta pedagógica foi desenvolvida em três encontros. Em cada encontro, os alunos foram solicitados a responder um questionário, cujas respostas possibilitaram uma análise relativa ao cumprimento das condições visando uma aprendizagem significativa.
No último encontro, realizado uma semana após a atividade, os alunos responderam às duas questões que constam no Quadro 3, cujos objetivos eram verificar as concepções dos alunos relativas aos conteúdos trabalhados por meio do objeto de aprendizagem e à avaliação da proposta de ensino.
Resultados e Análises
A análise das respostas dos alunos ao instrumento de sondagem permitiu identificar os interesses dos alunos, suas concepções sobre a Física, e os seus conhecimentos prévios sobre o funcionamento do chuveiro elétrico. As respostas dos alunos à pergunta 1, nos possibilitou formar quatro categorias de respostas. Tais categorias refletem a relação que eles estabeleceram entre a escola e o futuro profissional, bem como a importância do que é aprendido na escola para o cotidiano deles. A maioria dos alunos (49% dos alunos da Turma A e 66% dos alunos da Turma B) relaciona a escola como um todo com a profiss ão. Alguns alunos (18% dos alunos da Turma A e 29% dos alunos da Turma B) relacionam certos conteúdos com certas profissões, ou seja, relacionam pontualmente. Apenas cinco alunos não identificaram uma relação entre o conhecimento adquirido na escola e um futuro profissional. Contudo suas justificativas levantam uma importante questão apontada pelos PCNs (BRASIL, 2000, p. 22): “o ensino está distanciado do mundo vivido pelos alunos”. A resposta de um aluno evidencia esse aspecto.
Não, porque a profissão que eu pretendo exercer é relacionada com informática e criação de jogos. No colégio, eu não aprendo nada disso, eu aprendo por conta própria pela internet. A pergunta 2 foi analisada sob dois aspectos: (i) as matérias de maior interesse dos alunos, e (ii) as justificativas para o interesse pela matéria, que foram categorizadas. Cabe ressaltar que alguns alunos citaram mais de uma matéria de interesse. Quanto às matérias de maior interesse dos alunos destacam -se: Química (21 alunos), Educação Física (19 alunos), História (18 alunos), e Física (14 alunos). Entretanto, quando analisados os dados das duas turmas separadamente, percebe- se uma grande diferença nos interesses das turmas, que deve ser considerada, pois isto se refletiu durante a implementação do uso do objeto de aprendizagem no segundo encontro. A Turma A demonstrou maior interesse pelas Ciências Humanas, principalmente por História (13 alunos). Já a Turma B demonstrou maior interesse pelas Ciências Exatas, principalmente por Química (12 alunos), e como terceira mais citada a Física (9 alunos). Dentre as justificativas, destaca-se:
Por Física e Química. Acho interessante o que aprendemos, às vezes até convivemos no dia-a-dia e nem sabemos, acho bem diferente. As respostas dos alunos à pergunta 3 possibilitaram identificar: (i) quais assuntos eles gostariam que fossem tratados nas aulas de Física; (ii) como eles gostariam que fossem as aulas de Física; e (iii) que eles desconhecem o que a Física estuda. A maioria dos alunos da Turma A (62%) não respondeu à pergunta 3, alegando desconhecer os assuntos que poderiam ser tratados. Dos 15 alunos que responderam à pergunta, 8 alunos gostariam de estudar assuntos relacionados ao cotidiano, por exemplo: o funcionamento de aparelhos como a televisão, o computador, e o microondas. Os assuntos mais mencionados pelos alunos foram: história da ciência (34%) e astronomia (29%). Além destes, 14% dos alunos fizeram referência a utilização de outros recursos pedagógicos nas aulas, tais como: filmes,
experimentos e outros ambientes educacionais (conforme os alunos, um ambiente fora da sala de aula).
Podemos perceber as concepções dos alunos sobre a Física nas justificativas para a resposta da pergunta 4, na qual perguntamos aos alunos se é fácil aprender Física. A maioria dos alunos (63%) respondeu que não é fácil aprender Física. As principais dificuldades citadas pelos alunos, foram: os cálculos (27%), os conteúdos complicados (25%), e as fórmulas (23%). Verificou-se, portanto, que, na opinião dos alunos das duas turmas, a Física é um conjunto de teorias complicadas, que utiliza fórmulas, cálculos e regras para a resolução de exercícios repetitivos. Essa visão da Física enquadra-se no que Ausubel (1980;
- considera como aprendizagem mecânica, sem significado. Aparentemente os subsunçores dos estudantes foram desprezados, materiais potencialmente significativos não foram empregados e a desmotivação e inaptidão para aprender dos alunos parecem evidentes.
Dentre os alunos que responderam que é fácil aprender Física, podemos classificar suas justificativas em cinco categorias: (i) precisa haver interesse; (ii) depende do conteúdo; (iii) depende do professor; (iv) é só saber as fórmulas; (v) é só fazer exercícios. A análise destas categorias possibilitou identificar que os mesmos fatores que foram citados como empecilhos para a aprendizagem de Física, foram apontados como facilitadores ; o que reforça o comentário do parágrafo anterior.
A maioria dos alunos (79%) respondeu na pergunta 5 que é possível usar no cotidiano os conhecimentos adquiridos estudando Física. Contudo, os exemplos citados demonstram uma limitação aos conteúdos aprendidos na oitava série desta Escola. Os exemplos mais citados estão relacionados com a cinemática (46%), sendo estes: viagens, meios de transporte, trânsito, e ultrapassagens. A segunda categoria mais mencionada pelos alunos é a tecnologia, cujos exemplos foram: desempenho de equipamentos, construções, eletrodomésticos, e eletroeletrônicos.
Quanto aos conhecimentos prévios , pôde-se perceber que os estudantes manifestaram, predominantemente, conhecimentos do senso comum sobre o funcionamento do chuveiro elétrico. A maioria dos alunos (57%) desconhece como ocorre o aquecimento da água, e os fatores que influenciam na variação da temperatura, indicando apenas que o chuveiro necessita de eletricidade para funcionar. Contudo, foram apresentadas algumas explicações que estão de acordo com o modelo discutido neste trabalho. Alguns alunos identificam a influência da variação da potência na temperatura de saída da água, devido à mudança de posição dos interruptores no chuveiro, e a influência da vazão de água na temperatura de saída da água é explicada com base no uso cotidiano do chuveiro elétrico.
Durante a atividade com o objeto de aprendizagem cada dupla respondeu um questionário com cinco perguntas. A análise das respostas possibilitou verificar se os alunos integraram significativamente as novas informações a sua estrutura cognitiva. Alguns alunos demonstraram maior curiosidade sobre o funcionamento do chuveiro elétrico motivados em encontrar respostas para a pergunta: “Por que podemos tomar um choque no chuveiro elétrico?”. Outros queriam entender a influência da tensão no funcionamento dos equipamentos. E havia aqueles que responderam na sondagem que gostaria m que fossem tratados assuntos relacionados ao cotidiano deles, incluindo o funcionamento dos eletrodomésticos.
Com relação às duas questões discursivas de avaliação propostas, na análise das respostas à pergunta 1 evidenciou-se que o conceito mais significativamente aprendido pelos alunos foi o de vazão; além dos alunos explicarem corretamente a relação da vazão com a temperatura de saída da água do chuveiro elétrico (63%), eles definiram corretamente a grandeza física (23%), como podemos perceber nesta resposta.
A água no chuveiro elétrico é esquentada por um fio. Quanto menor o fio mais quente sairá a água e também se você diminuir a vazão, ou seja, a quantidade de água que sai, a água também ficará quente. Dentre as capacidades adquiridas pelos alunos durante a atividade, destacam -se as capacidades de criar hipóteses, de estabelecer relações, de solucionar problemas. A explicação abaixo para a relação entre o aquecimento do resistor e a corrente elétrica, é condizente com o modelo apresentado e demonstra a capacidade de inferir do aluno, bem como de abstrair a partir dos conceitos discutidos.
O chuveiro funciona com uma resistência elétrica, quanto menor a resistência mais qu ente a água fica, pois concentra mais corrente elétrica, transformando-a em calor para aquecer a água. No instrumento de sondagem, apenas um aluno havia citado que o chuveiro elétrico possui um interruptor para regular a potência, enquanto que na avaliação final 37% dos alunos relacionaram o aquecimento da água com a potência elétrica. Na resposta abaixo é possível identificar todos os elementos apresentados na animação interativa.
Eu me lembro que para aquecer a água temos que abrir menos o registro e para esfriar temos que abrir mais. Quando o chuveiro está no inverno se usa só uma parte do resistor e no verão se usa todo. A vazão é a quantidade de água que sai por minuto, quanto menos vazão mais quente. E que pode funcionar em 110V ou 220V. Portanto, todas as grandezas físicas apresentadas na animação interativa foram lembradas pelos alunos, bem como, o comprimento do resistor, relacionado com o resistor de chuveiro elétrico apresentado para os alunos durante a atividade.
A análise das respostas à pergunta 2 permite constatar que os alunos gostaram do objeto de aprendizagem, principalmente da animação interativa e das questões, como pode ser verificado no relato deste aluno.
Achei a atividade e o método de ensino muito legal. Não é cansativo e tem as informações necessárias para um estudo bem feito. Gostei da interatividade do slide do chuveiro e das perguntas. Parabéns! A manipulação das variáveis envolvidas no aquecimento da água no chuveiro elétrico também foi citada como um fator positivo da atividade. Além destes aspectos, o uso da animação interativa como recurso pedagógico facilitou a compreensão do funcionamento do chuveiro elétrico, o desenvolvimento de capacidades e habilidades aplicáveis na solução de problemas cotidianos , tais como relacionar variáveis e estimar resultados.
Considerações Finais
Ainda que três encontros seja pouco tempo para se avaliar uma proposta com o objetivo de promover uma aprendizagem significativa, os resultados com os instrumentos de coleta de dados sugerem que o uso de computadores como um
recurso auxiliar no ensino de Física é uma alternativa válida que aproxima a Escola da realidade social e cultural do aluno, facilitando a aprendizagem de conceitos em Física e a inserção social do estudante. A escolha de um tema que tinha significado para o aluno (relação com o cotidiano e realidade social) foi uma variável relevante para a motivação, mais precisamente, para a aptidão de aprender.
No grupo no qual o projeto foi aplicado, verificou-se uma mudança no paradigma da aula com que estavam acostumados: expositiva , com interação, no máximo, por meio de atividades em resolução de problemas de papel e lápis. No momento atual do desenvolvimento tecnológico, a escola precisa dispor de ferramentas que auxilie a interação esperada entre professor, estudantes e recursos, para promoção da aprendizagem. Segundo Ausubel (1980), o ensino auxiliado por computador permite que o aluno construa um conhecimento idiossincrático, pois a interatividade com o computador ocorre de maneira única para cada indivíduo, visto que os diferentes recursos podem ser acessados na ordem e momento escolhidos pelo usuário para suprir as suas necessidades educacionais. Por exemplo, somente utilizando a lógica computacional é possível uma interação simultânea com diferentes variáveis de um modelo matemático utilizado para simular um evento específico.
Além das vantagens do ensino auxiliado por computador, outro fator importante no ensino de Física é a articulação entre o conteúdo e o contexto social e cultural dos alunos. O uso de assuntos que relacionam os conteúdos de Física ao cotidiano dos alunos deve ser preferido para introdução de conceitos, principalmente na oitava série do Ensino Fundamental, visto que, na Escola onde o trabalho foi realizado, ocorre o primeiro contato dos alunos com a Física, sendo importante a compreensão da aplicabilidade desta ciência. Deste modo, ao invés do uso da aprendizagem mecânica para introduzir conceitos subsunçores, sugere-se que sejam identificados na vivência dos alunos subsunçores adequados para ancoragem de informações nesta área de conhecimento completamente nova para eles, mas com aplicações práticas no cotidiano.
Com relação aos obstáculos identificados para a implementação de uso do objeto de aprendizagem, destacaram-se: a falta de interesse de alguns alunos (indisciplina) para realizar as tarefas previstas: a falta de tempo que foi disponibilizada para que, (i) além de identificadas, fossem discutidas as concepções arbitrá rias dos alunos sobre a Física; (ii) fossem devidamente sanadas as inabilidades de alguns estudantes no manejo das variáveis na animação interativa; (iii) minimizar o receio de estar sendo avaliado, apesar de terem sido informados que não seriam; (iv) minimizar a falta de experiência de realizar atividades interativas no computador; (v) o ritmo próprio de cada estudante fosse considerado.
Apesar disso, reconhece-se que as mudanças metodológicas realizadas ao longo dos encontros foram importantes para o bom rendimento dos alunos, sob o acompanhamento e intervenção constante do professor, mediando a compreensão da tarefa, sua execução, enfim, administrando as questões que poderiam dificultar a realização da atividade. Na visão de Ausubel, o ensino auxiliado por computador jamais poderá ocorrer de forma autônoma: a discussão e a interação aluno-aluno e aluno-professor são essenciais para a aprendizagem (AUSUBEL, 1980, p. 323).
Ainda que não se pretenda generalizar os resultados para todos os estudantes, com todos os obstáculos relatados, pode-se dizer que a atividade de introduzir conceitos de eletricidade e calorimetria usando um objeto de
