TRACKER, ITS MERITS AND DIFFICULTIES FOR PHYSICS LABORATORY IN SECONDARY EDUCATION

## TRACKER, SUAS POTENCIALIDADES E DIFICULDADES PARA O LABORATÓRIO DE FÍSICA NO ENSINO MÉDIO

## TRACKER, ITS MERITS AND DIFFICULTIES FOR PHYSICS LABORATORY IN SECONDARY EDUCATION

Fausto Hideki Matsunaga 1 , Nestor Cortez Saavedra Filho 2

1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná /Dafis/,fhmatsunaga@uol.com.br 2 Universidade Tecnológica Federal do Paraná /Dafis/,nestorsf@gmail.com

## Resumo

Os professores de Física, que atuam na escola onde esta pesquisa foi feita, percebem muita dificuldade por parte dos estudantes para entender os conceitos relacionados à Mecânica, tanto nas escolas privadas como nas escolas pública. As causas das dificuldades não serão abordadas nesta pesquisa, mas em contrapartida, vamos investigar o processo de ensino-aprendizagem, para facilitar a aprendizagem, utilizando um aplicativo de vídeo análise conhecido como Tracker. Este aplicativo utiliza os recursos de imagem e vídeo, produzido por uma gravação, através de uma câmera ou filmadora, do movimento de um objeto, para determinar os dados da posição em função do tempo, permitindo que muitos experimentos relacionados a Mecânica possam ser realizados sem os recursos de um laboratório de Física.

Para verificar se houve indícios de aprendizagem dos estudantes, esta pesquisa fundamentou-se em autores como Marco Antônio Moreira, Pozo e Crespo, e teve como objetivo verificar a importância das atividades utilizando os recursos da vídeo análise proporcionada pelo aplicativo Tracker e a mediação na aplicação nas atividades desenvolvidas com os estudantes.

Participaram deste trabalho, professores e estudantes da primeira série do ensino médio. No intuito de verificar se houve indícios de aprendizagem significativa no conteúdo relacionado ao lançamento horizontal e oblíquo de um projétil, aplicou-se uma avaliação sobre as propriedades envolvidas neste conteúdo antes e após o uso do Tracker, fazendo entáo uma comparação entre o conhecimento que os estudantes tinham antes e o conhecimento adquirido após o seu uso, com a finalidade de verificar se, através das atividades desenvolvidas, houve indícios de aprendizagem significativa em relação ao conteúdo descrito. Nessa pesquisa observamos que a mediação do professor no processo de aplicação do Tracker foi fundamental para o resultado obtido.

PALAVRAS-CHAVE : Ensino de Física. Tracker. Ensino Médio. Mediação. Aprendizagem. Videoanalise.

## Abstract

Teachers of Physics, working in the school where this research was done, realize much trouble, by students, in understanding the concepts related to mechanics. The causes of the difficulties will not be commented in this research, but on the other hand, we search to investigate the process of teaching and learning to facilitate learning, using a video analysis application known as Tracker. This application uses the image and video resources, produced by a recording across a camera or camcorder, in the movement of an object to determine position data versus time, allowing many experiments related to mechanics will can be performed without the resources of a physics laboratory.

To verify that there was evidence of learning students, this research was based on authors such as Marco Antonio Moreira, Pozo and Crespo to describe student learning and aimed to verify the importance of the activities using the resources of video analysis provided by the Tracker application and the mediation in the application of activities with the students.

Participated in this work, teachers and students of the first year of high school. To verify that there was significant learning evidence regarding the content related to horizontal launch and projectile oblique applied an evaluation of the properties involved in this content before and after using the Tracker then making a comparison between the knowledge that students had before and the knowledge acquired after use, in order to verify that through the activities developed, significant learning signs regarding the content described. In this research we observed that the mediation of the teacher in the Tracker application process was critical to the result

KEYWORDS: Physical Education. Tracker. High School. Mediation. Learning. Videoanalysis

## Considerações iniciais

O MEC através dos Parâmetros Curriculares Nacionais, tem sinalizado a importância do conhecimento e uso desta tecnologia nos meios de ensino fundamental e médio e nesta perspectiva, surgiu o interesse do autor em utilizar o aplicativo chamado Tracker, como recurso tecnológico, para ajudar o aluno na construção e apropriação de conceitos relacionados ao movimento.

Para verificar indícios de aprendizagem nos estudantes este estudo fundamentou-se em autores como Ausubel citado por Marco Antonio Moreira, Pozo e Crespo, uma vez que, as teorias de aprendizagem citadas pelos autores, privilegia o uso do aplicativo Tracker como recurso pedagógico para a o ensino de Física, relevante no processo. Segundo Moreira (2011) a aprendizagem pode ser receptiva onde aprendiz recebe a informação e o conhecimento a ser aprendido em sua forma final ou por descoberta em que o aprendiz primeiramente descubra o que vai aprender. Geralmente, as pessoas aprendem por recepção e pela interação cognitiva entre os conhecimentos recebidos os novos conhecimentos.

A falta de motivação dos estudantes, segundo Pozo, e Crespo (2009), é devida a própria prática escolar centrada em tarefas rotineiras, a qual não só limita sua utilidade ou aplicabilidade por parte dos estudantes, mas também seu interesse ou relevância. Assim, como consequência do ensino recebido, muitos estudantes adotam atitudes de passividade diante de uma situação problema a ser enfrentada.

Assim, muitos estudantes apenas memorizam e não fazem as devidas reflexões sobre o conceito e quando se deparam com uma situação problema e frequentemente não sabem o que fazer.

Segundo Moreira (2011) para que os estudantes desenvolvam as habilidades necessárias para explicar as novas situações do conteúdo abordado, deve-se levar em consideração os conhecimentos prévios que eles possuem. Se os estudantes não têm conhecimento algum sobre o conteúdo, o professor deve proporcionar atividades para desenvolver esses conhecimentos. Neste contexto, em uma escola de ensino médio de Curitiba, o conteúdo de movimento oblíquo era trabalhado de forma expositiva, sem o uso de outros recursos didáticos e o professor percebia que, nas avaliações, os estudantes não relacionavam corretamente as grandezas relativas aos eixos horizontal e vertical e muitos estudantes decoravam as fórmulas sem entender suas utilidades.

Para facilitar o processo de ensino-aprendizagem foi utilizado, durante a prática pedagógica, um recurso tecnológico no intuito de modificar a forma abstrata no qual o fenômeno Físico era apresentado para o estudante, tornando-o mais concreto

O recurso utilizado, como objeto de ensino, foi o aplicativo chamado TRACKER que segundo Bezerra Jr. et al. (2012)

- O Tracker permite a leitura de medidas de posição e tempo através da análise de um vídeo de um movimento qualquer feito por uma câmera. O software fornece automaticamente os valores de distância a partir de um padrão (que pode ser uma escala graduada colocada no pano de fundo da filmagem). O software também identifica automaticamente a quantidade de quadros por segundo empregadas pela câmera digital usada (o que permite o uso de câmeras digitais diversas). Além disso, os dados de posição e tempo são apresentados em uma tela que possibilita a análise e manipulação desses dados de forma simples e rápida.

O aplicativo Tracker ajuda o estudante a perceber com maior clareza o fenômeno físico associado às grandezas físicas servindo então, como elemento motivador, para que, de acordo com Moreira, seja uma das condições para a aprendizagem significativa.

Para facilitar o uso do aplicativo, utilizou-se um dispositivo como tablet ou netbooks, propiciando uma maior mobilidade aos estudantes e permitindo que o aplicativo fosse usado em qualquer ambiente como, por exemplo, numa quadra de educação física, na rua, analisando o movimento de um automóvel, modificando as aulas tradicionais que, para a experimentação, necessitam de um laboratório de Física. Segundo Pozo e Crespo (2009) o estudante deve ser participante ativo do processo de aprendizagem para compreender os conceitos relacionados aos fenômenos Físicos, sendo assim o uso do aplicativo pode contribuir para à aprendizagem do estudante.

## Propósito da investigação e questão norteadora

O propósito da investigação procura verificar como o aplicativo Tracker, usado como material de apoio, pode facilitar a compreensão de conceitos da Cinemática, especificamente, o movimento oblíquo, de modo que os estudantes tenham liberdade para preparar seus roteiros e criar seu próprio material para realizar as medidas e analisar os resultados.

Assim, queremos destacar como resultado da investigação, o comportamento dos estudantes frente a uma situação problema, procurando responder ao seguinte questionamento: Como abordar um fenômeno Físico em uma atividade experimental, utilizando recursos tecnológicos, de forma que a metodologia não seja baseada em roteiros pré-definidos, para que o estudante seja um sujeito ativo da constatação experimental da relação entre grandezas que constituem o fenômeno Físico?

Para responder a este questionamento, devemos investigar indícios do que propõem: (i) Pozo e Crespo (2009), a participação ativa dos estudantes faz colabore com a aprendizagem e a formulação de conceitos físicos; (ii) se a mediação tecnológica proporcionada pelo Tracker é um elemento motivador para a Aprendizagem Signifitcativa, nos termos postos por Moreira (2001).

Isto posto, vamos passar a descrição da metodologia de ensino e aprendizagem aplicada neste trabalho, que leva em consideração todos os condicionantes descritos acima.

## Descrição das atividades na elaboração dos vídeos

O Tracker foi usado em todas as turmas de 1º ano do ensino médio de uma escola particular de Curitiba e a escolha da série, foi devido a organização da Matriz Curricular da escola que estabelece o conteúdo de Cinemática para o 1º ano do Ensino Médio.

Para o processo de filmagem foi usada uma máquina fotográfica digital e para a coleta de dados, foi usado um netbook slidepad ( da marca LG) devidos as funções como touchscreem , 11 polegadas permitindo uma maior mobilidade e utilizar o sistema operacional da Microsoft (Windows 8.1), permitindo a instalação do aplicativo Tracker.

O fenômeno analisado pelos estudantes foi o lançamento oblíquo, tendo como objetivo estudar o movimento relativo dos eixos horizontal e vertical, executado pela partícula.

Todo o processo foi realizado em seis aulas nas quais, o professor descreveu o Tracker aos estudantes, ressaltando as seguintes características; a preparação do ambiente para a filmagem; a colocação da escala de medida; o cuidado com a nitidez da filmagem; as funções para calibrar o vídeo no Tracker; o cuidado com a demarcação dos pontos destacando aos estudantes que isto é importante para a precisão da coleta de dados e a plotagem dos gráficos. Ainda nesta aula o professor destacou os cuidados com o netbook , como usar as funções referentes a câmera de filmagem. Como exemplo, o professor demonstrou o uso do Tracker utilizando o movimento de queda livre, pois este movimento já havia sido estudado no laboratório onde os estudantes fizeram um experimento para determinar a aceleração da gravidade.

Antes de iniciar a coleta de dados, aplicou-se um questionário para verificar o conhecimento dos estudantes em relação ao movimento obliquo antes de utilizar o Tracker. Na aula seguinte os estudantes prepararam o ambiente para gravar o movimento do objeto, observando os detalhes para a gravação como o contraste entre o objeto e o fundo, a posição da régua utilizada como referência e posicionamento da câmera (Figura 1).

Figura 1 - ESTUDANTES, preparando ambiente de filmagem.

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Após a filmagem os estudantes utilizaram o Tracker no vídeo fazendo a marcação dos pontos gerando uma tabela de dados da posição horizontal em função do tempo e da posição vertical em função do tempo. A partir da tabela, construíram os gráficos de posição em relação ao tempo para os eixos, horizontal e vertical

Ao final do processo, os estudantes analisaram e discutiram os dados através dos gráficos de posição em função do tempo. O questionário aplicado antes da coleta de dados, foi reaplicado e a partir dos dados obtidos nos, primeiro e segundo, questionários, foram feitas as considerações sobre os resultados obtidos com uso do Tracker.

## Análise dos resultados e considerações finais

A análise dos dados foi realizada através do Ranking Médio (RM), conforme nos mostra Oliveira (2005). Pode-se calcular o Ranking Médio (RM) como a média ponderada (MP) da frequência das respostas pelo valor de cada resposta dividido pelo número de sujeitos (NS) respondentes, ou seja:

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Onde (fi ) corresponde a frequência observada de cada resposta de cada item e (Vi ) o valor atribuído a cada resposta.

Exemplo do cálculo do RM ( Ranking Médio) (Tabela 2): TABELA 2 - NÍVEL DE SATISFAÇÃO

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Média Ponderada = (3x2) + (2x3) + (1x4) = 16 Logo RM = 16 / (3+2+1) = 2,7 FONTE: adaptado de Oliveira, 2005.

A partir desse resultado iremos considerar que os sujeitos:

- a) Concordam ⇔ RM &gt; 3
- b) Indiferente ⇔ RM = 3
- c) Discordam ⇔ RM &lt; 3

Após o uso do aplicativo, e com as respostas obtidas no segundo questionário, tabularam-se os dados do primeiro e do segundo questionário os quais estão mostrados nas tabelas abaixo. Os questionários foram estruturados de modo a verificar a presença de conceitos espontâneos sobre o tema do lançamento oblíquo. Para as questões 1, 2, 8, 10 e 11, uma diminuição do RM, pela forma como a questão foi posta, significa uma evidência na melhoria na aprendizagem dos alunos. Para as demais questões, um aumento no RM denota o mesmo.

TABELA 1 - TABELA DE RESULTADOSFONTE: Autoria própria

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Os resultados obtidos utilizando o cálculo, segundo Oliveira (2005), do Ranking Médio (RM) estão demonstrados na tabela 3 abaixo:

TABELA 2 RANKING MÉDIO (RM)FONTE: Autoria própria

Comparando os questionários aplicados antes e depois do uso do aplicativo percebeu-se um ganho na aprendizagem em relação ao conhecimento relacionado a trajetória, aceleração e velocidade.

Analisando a tabela 2, podemos sintetizar as respostas na tabela abaixo;

TABELA 3 - SÍNTESE DAS RESPOSTAS OBTIDAS NO QUESTIONÁRIO.

Com a aplicação da sequência didática percebeu-se que a estratégia para o uso do aplicativo Tracker como recurso pedagógico promoveu motivação e facilitou a aprendizagem de conceitos relativos ao lançamento horizontal e movimento oblíquo.

Neste processo o professor proporcionou aos estudantes uma ação estimuladora fazendo com que a apropriação do conhecimento através das atividades estruturadas, as dúvidas pertinentes de cada grupo e o correto uso do aplicativo, obtivessem o resultado positivo em relação à forma tradicional na qual todo o conteúdo era transmitido através do livro didático e resolução de problemas.

A mediação do professor foi fundamental para a aplicação das atividades, a marcação dos pontos no vídeo gravado, a obtenção e interpretação dos dados através da análise dos gráficos obtidos através do Tracker.

Comparando os questionários aplicados antes e depois do uso do aplicativo percebeu-se um reforço positivo em relação ao conhecimento relacionado a trajetória, aceleração e velocidade.

Muitos alunos já tinham o conhecimento de que a trajetória não era uma linha reta diagonal, porém após o uso do aplicativo, os alunos que não percebiam a trajetória parabólica, passaram a perceber. No primeiro questionário, uma boa parte dos estudantes já tinham a concepção de que a velocidade não era constante, porém no segundo questionário foi possível perceber que o número de estudantes com essa concepção aumentou. A opinião dos estudantes em relação a simultaneidade recebeu um reforço positivo, evidenciando que o uso do aplicativo facilitou a percepção da relação entre as grandezas nos eixos vertical e horizontal em relação ao tempo e que a variação da velocidade se deve a aceleração da gravidade. Um ganho significativo com o uso do aplicativo, foi o fatos de que os estudantes perceberam que na direção horizontal a aceleração é nula, isto acontece quando eles analisam o diagrama de posição em relação ao instante de tempo, ressaltando que no eixo horizontal o movimento é uniforme e no eixo vertical o movimento é de queda livre.

Nesta pesquisa percebeu-se que as atividades desenvolvidas com os estudantes favoreceram a resolução de situações problemas bem com o desenvolvimento da liberdade de ação e consequentemente da autonomia de cada estudante. Porém, para alguns estudantes, foi necessário retomar os conceitos com aulas expositivas para que eles pudessem entender as relações entre as grandezas. Provavelmente, para esses estudantes, os subsunçores relativos aos movimentos uniforme e uniformemente não estavam presentes na sua estrutura cognitiva, ou poderiam estar obliterados , ou seja, acomodados na estrutura cognitiva do estudante, de modo que tais aulas expositivas de retomada de discussões referentes ao conteúdo fez com que os conceitos acomodados tornaram-se latentes .

Assim, verificou-se que, com as atividades descritas para o uso do Tracker, a maioria dos estudantes demonstrou um conhecimento maior sobre o movimento em lançamento oblíquo, fazendo-nos acreditar que houve indícios de aprendizagem significativa.

Com esta pesquisa, podemos evidenciar que o uso correto do aplicativo vem a ajudar os professores no seu cotidiano de sala de aula, fazendo com que os estudantes sejam participantes ativos do processo e não apenas ouvintes. Na escola onde foi realizada a pesquisa, o experimento de lançamento obliquo usando o Tracker, com algumas modificações em relação ao cronograma, foi incorporado ao planejamento escolar como uma das atividades desenvolvidas no trimestre.

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