UMA PROPOSTA DE ABORDAGEM TEMÁTICA ENVOLVENDO RELATIVIDADE E GPS: ASPECTOS DA NATUREZA DA CIÊNCIA E RELAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA

## UMA PROPOSTA DE ABORDAGEM TEMÁTICA ENVOLVENDO RELATIVIDADE E GPS: ASPECTOS DA NATUREZA DA CIÊNCIA E RELAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA

## A PROPOSAL OF A THEMATIC APPROACH INVOLVING RELATIVITY AND GPS: ASPECTS OF THE NATURE OF SCIENCE AND RELATIONSHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY

Diego Renan da Silva 1 , Claudiney de Sales 2 , Brenda Braga Pereira 3

1 Universidade Federal de Itajubá/Instituto de Física e Química/diegorenan@unifei.edu.br 2 Universidade Federal de Itajubá/Instituto de Física e Química/sales.claudiney21@gmail.com 3 Universidade Federal de Itajubá/Instituto de Física e Química/brendabragapereira@gmail.com

## Resumo

Este trabalho tem por objetivo investigar as relações que os alunos constroem sobre o tema GPS e a Teoria da Relatividade durante a aplicação de um projeto temático. O projeto foi aplicado em uma turma do terceiro ano do Ensino Médio, em uma escola pública da região do sul de Minas Gerais. Essa pesquisa é do tipo participante, pois os investigadores eram também os professores da turma. Para a coleta das informações foram utilizados questionários, com questões abertas. A partir da análise foi possível verificar algumas mudanças nas compreensões dos alunos, no que se refere ao cientista Albert Einstein. Também foi possível perceber como os alunos foram construindo as relações entre a ciência e as tecnologias, em especial o GPS e a Teoria da Relatividade Especial ao longo da aplicação do projeto temático. Destaca-se ainda, a importância de um trabalho voltado para essas articulações, de acordo com a maioria dos alunos, com a aplicação do projeto foi possível construir novos conhecimentos e ainda articulá-los com o cotidiano.

Palavras-chave : Projeto Temático. Teoria da Relatividade. GPS. Ensino Médio.

## Abstract

This work aims to investigate the relationships that the students build on the GPS theme and the Theory of Relativity, during the application of a thematic project. The project was applied in a third year high school class in a public school in the southern region of Minas Gerais. This research is of the participant type, since the researchers were also the teachers of the class. For the information collection, questionnaires were used, with open questions. From the analysis, it was possible to verify some changes in students' understandings, regarding the scientist Albert Einstein, it was also possible to see how the students were building the relations between science and technologies, especially GPS and Theory of Special relativity throughout the application of the thematic project. It is also worth noting the importance of a work focused on these articulations, according to the majority of students, with the application of the project, it was possible to build new knowledge and articulate them with daily life.

Keywords : Thematic Approach. Theory of Relativity. GPS. High School.

## Introdução

O ensino de Física na educação básica tem sido focado na Física Clássica, apesar das profundas transformações teóricas oriundas da chamada Física Moderna e Contemporânea a partir do Século XX (FERREIRA et al, 2014). Os documentos oficiais, que norteiam a educação brasileira, destacam a importância de se trabalhar conteúdos de Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio. Os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN e PCN+), por exemplo, mencionam a importância desses conteúdos, mostrando que se faz necessário compreender as formas pelas quais a Física e a tecnologia influenciam nossa interpretação do mundo atual, condicionando formas de pensar e interagir (BRASIL, 2002). Dessa forma, é possível considerar que discussões dessa natureza são relevantes, pois a Física Moderna e Contemporânea promovem a compreensão de diversos fenômenos que estão no cotidiano do aluno.

Na literatura, alguns trabalhos relatam a possibilidade da inserção de conteúdos relacionados à teoria da relatividade no Ensino Médio. Por exemplo, em um trabalho de Guerra et al (2007), foi analisada a abordagem da relatividade restrita e geral no Ensino Médio, a partir da história e filosofia da ciência. Já no trabalho realizado por Karam et al (2002), os autores durante um período de 10 aulas, verificaram a possibilidade de trabalhar o conceito de tempo em uma turma de primeiro ano do Ensino Médio, logo após a abordagem da cinemática usual. Nesse sentido, foi abordado com os alunos a ideia de tempo absoluto, ao tratar dos aspectos da cinemática, mas também foi inserido o conceito de tempo relativístico, apresentado na Teoria da Relatividade Restrita.

A partir do breve exposto, é possível perceber a importância de se ensinar Física Moderna no Ensino Médio e também que a abordagem desse conteúdo é passível de ser feita. Nesse sentido, é relevante encontrar uma maneira de apresentar tais conteúdos em sala de aula de maneira significativa para os alunos. Uma possível forma de realizar tais pretensões é a partir da utilização de projetos temáticos, fundamentada na contextualização, para que o conteúdo possa permitir a compreensão das tecnologias presentes no cotidiano do aluno. A partir da abordagem temática, cabe ao professor de Física promover a aproximação dos alunos entre a Física e as tecnologias utilizadas atualmente. Existem uma série de tecnologias que permitem que essa aproximação seja feita, entre elas, podemos citar o GPS.

O GPS, além de ser um instrumento muito utilizado na atualidade, emprega um conceito e tecnologia atrelados a Física Moderna e Contemporânea. Por estar presente na maioria dos celulares de hoje em dia, configura-se também como uma tecnologia cotidiana. Nesse sentido, pode-se perceber que que o GPS possibilita a articulação entre determinado conteúdo de Física e uma tecnologia que estão presentes no contexto dos alunos.

É importante ressaltar também que ensinar ao aluno sobre tecnologia e sua relação com a ciência, não significa somente aprender algo além do conteúdo programático. Em atividades dessa natureza, o aluno obtém cultura, aumenta seu senso crítico em relação às atividades do seu dia a dia, e assim pode perceber as

interferências que a tecnologia tem em sua vida e como ele pode interferir nessa atividade (SANTOS, MORTIMER. 2002)

A partir desse contexto, temos interesse em investigar as relações entre GPS e Teoria da Relatividade Restrita que vão sendo elaboradas pelos alunos durante a aplicação de um projeto temático, em uma turma de terceiro ano do Ensino Médio de uma escola pública da região do sul de Minas Gerais.

## Procedimentos Metodológicos

Este artigo trata-se de uma pesquisa qualitativa que visa investigar uma proposta educativa, de natureza temática, realizada em uma escola pública de uma cidade do sul de Minas Gerais, com alunos de terceiro ano sobre o tema 'teoria da relatividade aplicada à tecnologia do GPS'. De acordo com Godoy (1995), a pesquisa qualitativa não se preocupa na enumeração e/ou medição dos diversos eventos estudados, nem procura empregar uma abordagem estatística para análise dos dados. Dessa maneira, relaciona-se muito mais com as intenções envolvidas em determinados processos passíveis de investigação.

Este trabalho configura-se ainda como pesquisa participante, pois os investigadores atuaram também no desenvolvimento do trabalho, como professores. Segundo Brandão e Borges (2007), esse tipo de pesquisa não se relaciona apenas com a resolução e investigação de problemas, mas também com a atuação do pesquisador durante o processo. Consideramos ainda nessa perspectiva que o trabalho realizado possui características que conforme Oliveira (2008), pode ser definida como uma pesquisa do tipo professor-pesquisador.

- O projeto temático que foi realizado na escola, relaciona-se a duas disciplinas, 'Instrumentação I e II', que são parte da matriz curricular do curso de Física licenciatura da Universidade Federal de Itajubá. Essas disciplinas são voltadas para a construção e aplicação de um projeto de natureza temática. É importante ressaltar que dois dos autores deste trabalho eram responsáveis pela aplicação do projeto e também eram nesta oportunidade licenciandos dos últimos períodos do curso de Física. O projeto foi elaborado para ser aplicado durante o período de oito aulas. Na Tabela 1 é apresentado o conteúdo que foi trabalhado durante as aulas.

Tabela 1Conteúdos das aulas trabalhadas durante o projeto temático.

Fonte: os autores.

Para a coleta dos dados foi aplicado inicialmente um questionário com perguntas abertas (CARNEVALLI e MIGUEL, 2001), antes da aplicação das aulas do projeto, para verificar as compreensões dos alunos sobre o tema. Durante o desenvolvimento das aulas, também foram aplicados mais dois questionários com questões abertas para verificar as compreensões que os alunos foram construindo ao longo do processo.

Estes questionários foram utilizados para análise, que foi realizada a partir de agrupamentos com base nas respostas dos alunos e que tivessem relações intrínsecas ao objetivo desta investigação. Para identificação dos alunos, foram utilizadas as siglas A1, A2, A…

## Resultados

Na aplicação do projeto temático foi utilizado inicialmente um questionário diagnóstico para obtenção de dados iniciais. Uma das perguntas presentes se referia ao cientista Albert Einstein, a questão foi elaborada da seguinte forma: Você já ouviu falar sobre Albert Einstein? Explique.

Essa questão era relevante pois, antes de iniciar o trabalho com os conceitos envolvendo a teoria da relatividade, os professores-pesquisadores pretendiam verificar quais conhecimentos sobre o cientista Albert Einstein os alunos possuiam, se eles poderiam, por exemplo, relacionar seu trabalho com a relatividade, assunto que é fundamental para o tema que posteriormente, iria ser abordado junto a eles no decorrer do projeto temático. Dessa forma, as concepções preliminares dos alunos sobre Albert Einstein estão apresentadas na tabela 2.

Tabela 2Concepções dos alunos sobre Albert Einstein.

Fonte:os autores.

A partir dos dados apresentados na Tabela 2 é possível destacar que 10 alunos reconhecem o cientista Albert Einstein como um grande Físico, sem ressaltar qualquer outra informação. Já dos 11 alunos que reconheceram o cientista pelos seus trabalhos científicos, 8 deles mencionaram a teoria da relatividade. Esse fato é importante, pois no decorrer das atividades do projeto temático essa relação será trabalhada junto a eles.

É interessante destacar também que dois alunos mencionaram que Einstein era um 'gênio' e que utilizava uma porcentagem maior do seu cérebro, quando

comparado à outras pessoas. Esse fato é relevante e demonstra uma concepção equivocada que alguns alunos possuem acerca dos cientistas, que geralmente são lembrados como gênios da sociedade. De acordo com Moreira e Ostermann (1993), os alunos em geral, se deparam com informações dadas pelos meios de comunicação, livros didáticos e até mesmo pelos professores, que tratam o conhecimento científico como se fosse produzido por gênios alheios ao mundo real. É importante relatar que essa concepção do cientista também já foi identificada em outras investigações. No trabalho de Souza e Silva (2013), por exemplo, foram verificadas as concepções que os alunos possuem sobre o cientista. Em um dos relatos, um dos alunos afirma que o cientista necessita ser possuidor de inteligência superabundante, que é detentor das respostas para todas os problemas, reiterando a concepção de que o cientista é um gênio que nunca erra.

Dois alunos que responderam o questionário, não estão representados na Tabela 2, pois disseram apenas conhecer o cientista e não trouxeram nenhuma informação sobre ele. Isso pode ser exemplificado pela resposta trazida pelo A22 ao dizer 'Já ouvi apenas falar seu nome' . Conforme Lima (2013), o desconhecimento sobre como pensam e agem os cientistas impede a aproximação dos alunos à cultura científica e muita das vezes traz informações equivocadas sobre o papel do cientista. Diante desse aspecto, vale destacar a importância de se abordar aspectos sobre a natureza da ciência e sobre os cientistas ao se trabalhar o conteúdo em sala de aula.

Durante as aulas do projeto temático foi possível trabalhar com os alunos acerca da natureza da ciência e sobre algumas ideias sobre os cientistas, em especial a ideia de que eles não são gênios. Na última aula do projeto, foi aplicado um outro questionário, a fim de verificar os conhecimentos construídos pelos alunos após esse trabalho ter sido realizado. As respostas trazidas pelos alunos estão apresentadas na Tabela 3.

Tabela 3Novas concepções dos alunos sobre Albert Einstein

Fonte: os autores.

A partir da Tabela 3, pode ser verificado que 3 alunos enfatizaram que Albert Einstein não foi um gênio, mas sim um cientista que fez grandes descobertas. Em 16 respostas é relatado que Albert Einstein foi reconhecido pelos seus trabalhos, em

especial ao desenvolvimento da teoria da relatividade. Em nenhuma das respostas foi relatado que Albert Einstein, ou os cientistas de modo geral são considerados gênios. Destaca-se também que 3 alunos relacionaram Albert Einstein com as Ondas Gravitacionais, o que não foi trabalhado em sala de aula durante o projeto temático. Esta relação trazida pelos alunos pode ter sido adquirida pela mídia, devido a grande repercussão da descoberta das Ondas Gravitacionais em 2016.

Outro ponto de interesse para o projeto e também para esta investigação era verificar as relações entre ciência e tecnologia estabelecidas pelos estudantes. Assim, durante a primeira aula do projeto temático, também no questionário diagnóstico, foi apresentada a seguinte questão aos alunos: 'Você compreende de que maneira a ciência está diretamente ligada a sua vida? Em quais situações você consegue perceber essa conexão?' . As relações sobre ciência e tecnologia estabelecidas por eles são apresentadas na Tabela 4.

Tabela 4Relações entre a ciência e tecnologia estabelecidas pelos alunos.

Fonte: os autores.

A partir da Tabela 4 foi verificado que 11 alunos não fizeram relação de ciência e tecnologia. Muitos alunos acabaram relacionando a ciência com o que é abordado nos livros didáticos e também em sala de aula, e que em certos casos não trazem relações com a tecnologia. É importante relatar que 8 alunos relacionaram a questão da ciência com a tecnologia, porém não relacionaram com aspectos mais próximos do seu cotidiano, mas sim com questões mais amplas que comumente são divulgadas pelos meios de comunicação.

É importante destacar também que 6 alunos conseguiram estabelecer relações entre ciência e tecnologias que se apresentam no cotidiano. Fazer esse tipo de associação é considerado relevante, conforme Pinheiro et al (2007), ao analisar a importância dos conhecimentos de ciência e tecnologia, enfatizam que, além de conhecer esses aspectos, é necessário que o educando entenda como esses processos se formam, como se articulam, e quais suas implicações.

Na última aula do projeto, foi retomado o assunto do GPS e a teoria da relatividade na perspectiva da relação entre eles. Para a finalização do projeto, tínhamos por interesse identificar se essas relações foram estabelecidas pelos

alunos. Desse modo, é de grande importância para o trabalho verificar qual seria a ideia dos alunos em relação a isso, para tal, foi aplicado um questionário no fim dessa aula para identificar essas informações. Os dados sobre ele são apresentados na Tabela 5.

Tabela 5Relação entre GPS e Relatividade

Fonte: os autores.

A partir da Tabela 5, foi observado que 5 alunos conseguiram estabelecer relações mais próximas do esperado entre a relatividade e o GPS, como por exemplo, as correções que são feitas a partir dessa teoria para a localização fornecida pelo GPS. Outros 7 alunos estabeleceram relações um pouco mais superficiais, esses alunos verificaram que existe relação entre a teoria da relatividade e o funcionamento do GPS, porém não trouxeram informações mais detalhadas sobre a velocidade do satélite, dilatação temporal e até mesmo o efeito da gravidade, aspectos esses que foram abordados durante as aulas. Destaca-se também que 11 alunos não verificaram a relação entre o GPS e a teoria da relatividade, trazendo informações equivocadas sobre a relação entre os dois, como por exemplo a descrição de que sem a teoria da relatividade o GPS não funcionaria.

## Considerações Finais

A Teoria da Relatividade é um assunto que está distante do contexto do Ensino Médio. Todavia, diversas pesquisas mostram a importância do ensino de Física moderna e contemporânea na educação básica. Desse modo, por meio da aplicação de um projeto de natureza temática, foi possível uma aproximação desta teoria moderna à realidade dos alunos, articulando-a com a tecnologia do GPS.

Ao se trabalhar com a perspectiva da aplicação de um projeto temático, foi possível levar para Educação Básica, em especial para uma escola pública, um conteúdo pouco abordado, que os alunos poderiam não ter contato em outro momento. Além disso, houve a possibilidade de trabalhar este conteúdo aliado a uma tecnologia que faz parte do cotidiano dos alunos.

Destaca-se que o trabalho de natureza temática é importante por possibilitar ao professor uma maneira de contextualizar o conteúdo, tornando o ensino mais significativo. Ressalta-se também que a abordagem temática exige um

planejamento elaborado por parte do professor, o que pode ser considerado um fator de dificuldade, visto que muitas vezes os professores não têm tempo.

Este trabalho realizado, foi parte dos requisitos de duas disciplinas de graduação, sendo assim, o tempo de aplicação foi limitado. Entendemos que um trabalho com a possibilidade de abordar temas, com mais tempo, possa trazer novos resultados relevantes para a área de Educação em Ciências.

## Referências

BRANDÃO, C. R.; BORGES, M. C.. A pesquisa participante: um momento da educação popular. Revista de Educação Popular , v. 6, n. 1, 2007.

BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio : bases legais/ Ministério da Educação - Brasília: Ministério da Educação/Secretaria de Educação Médio e Tecnológica, 2002.

CARNEVALLI, J. A.; MIGUEL, P. A. C.. Desenvolvimento da pesquisa de campo, amostra e questionário para realização de um estudo tipo survey sobre a aplicação do QFD no Brasil. ENCONTRO NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO, v. 1, 2001.

FERREIRA, É. G. B.; DAMASIO, F.; RODRIGUES, A. A. Física Moderna e por meio de unidades de ensino potencialmente significativas (UEPS).

Aprendizagem Significativa em Revista/Meaningful Learning Review pp. 29-40, 2014.

Contemporânea no Ensino Fundamental articulada com conceitos de Física Clássica - V4(1),

GODOY, A. S. Introdução à pesquisa qualitativa e suas possibilidades. Revista de administração de empresas, v. 35, n. 2, p. 57-63, 1995.

GUERRA, A.; BRAGA, M.; REIS, J. C. Teoria da relatividade restrita e geral no programa de mecânica do ensino médio: uma possível abordagem. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 29, n. 4, p. 575-583, 2007.

KARAM, R. A. S.; CRUZ, S. M. S.; COIMBRA, D.. Tempo relativístico no início do Ensino Médio. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 28, n. 3, p. 373-386, 2006.

LIMA, C. C. As concepções de ciência e cientista dos licenciandos de um curso de Ciências Naturais, 2013.

PINHEIRO, N.A. M.; SILVEIRA, R. M. C. F; BAZZO, W. A. Ciência, tecnologia e sociedade: a relevância do enfoque CTS para o contexto do ensino médio. Ciência & Educação (Bauru), v. 13, n. 1, 2007.

MOREIRA, M.; A.; OSTERMANN, F.. Sobre o ensino do método científico. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 10, n. 2, p. 108-117, 1993.

OLIVEIRA, C. L. Um Apanhado Teórico-Conceitual sobre a Pesquisa Qualitativa: tipos, técnicas e características. Revista Travessias , ed.4, v.02, n°3, p.1-16. 2008.

SANTOS, W. L. P.; MORTIMER, E. F. Uma análise de pressupostos teóricos da abordagem CTS (Ciência-Tecnologia-Sociedade) no contexto da educação brasileira. Ensaio Pesquisa em educação em ciências , v. 2, n. 2, 2000.

SOUZA, G. D. S.; SILVA, B.V. C. Natureza das Ciência por alunos de Licenciatura em Física . Latin-American Journal of Physics Education, v. 7, n. 4, 2013.