PROPOSTA METODOLÓGICA DE UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA UTILIZANDO TIC’s PARA O ENSINO MÉDIO

## PROPOSTA METODOLÓGICA DE UMA SEQUÊNCIA DIDÁTICA UTILIZANDO TIC's PARA O ENSINO MÉDIO

## METHODOLOGICAL PROPOSAL FOR A TEACHING SEQUENCE USING ICT's FOR HIGH SCHOOL

M. R. Lobo , G. A. C. Lopes , R. Martinez 1 2 3

1 Laboratório de Física Atômica e de Estruturas Moleculares (FAEM), Departamento de Física, Universidade Federal do Amapá, magner\_fisica@hotmail.com

2 Laboratório de Física (LABFIS), Universidade do Estado do Amapá, g.anderson.feq@gmail.com 3 Laboratório de Física Atômica e de Estruturas Moleculares (FAEM), Departamento de Física, Universidade Federal do Amapá, rafael.mr@unifap.br

## Resumo

Estudos mostram que a maioria dos alunos do Ensino Médio tem dificuldades em assimilar muitos dos conteúdos da disciplina Física e demonstram uma tendência de afastamento da disciplina por ser uma área que requer cálculos. Portanto, faz-se necessário utilizar metodologias que proporcionem melhorias na qualidade do ensino através de ferramentas que estejam ao alcance dos educadores. Dentro destes mecanismos pode ser contemplado o uso de Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC's), sendo atualmente considerada por diversos docentes uma das formas mais eficazes de ensinar Física de modo significativo e consistente. O presente trabalho tem como objetivo principal analisar o processo de ensino-aprendizagem e a sua importância no desenvolvimento da percepção e função cognitiva dos estudantes de terceiro ano do Ensino Médio fazendo uso de TIC's. O processo investigativo foi desenvolvido numa Escola Estadual de Ensino Médio, na cidade de Macapá-AP, com um universo de 50 alunos. Este estudo abrange a elaboração de uma proposta metodológica de sequência didática sobre um assunto de Física Moderna, previamente escolhido (o efeito fotoelétrico), e a realização de questionários e avaliações de desempenho dos alunos. Foi observado que o aproveitamento no processo ensino-aprendizagem é quase duas vezes maior no caso de inclusão de aulas práticas usando TIC's. Em geral, o estudo mostra que se a teoria e a prática forem trabalhadas juntas, os alunos podem assimilar com mais facilidade os conteúdos, se sentindo, também, mais motivados.

Palavras-chave : Ensino de Física, Tecnologias da Informação e Comunicação, Aprendizagem Significativa, Ensino Médio, Física Moderna.

## Abstract

Studies show that most of high school students have difficulties in assimilating several contents of Physics as a discipline, revealing a tendency to move away from this discipline, since it is an area that requires calculations. Therefore, the accomplishment of new methodologies is necessary to improve the teaching quality using tools that are available to educators. Within these

mechanisms, the use of Information and Communication Technologies (ICT's) can be contemplated, being considered by several teachers as one of the most effective ways of teaching Physics as a discipline in a meaningful and consistent way. Thus, the present work has as main objective to analyze the teaching-learning process and its importance in the development of the perception and cognitive function of the third year high school students, using ICT's. The investigative process was developed at a State High School, in the city of Macapá-AP, with a universe of 50 students. The study covered the elaboration of a methodological proposal of didactic sequence on a subject of Modern Physics, previously chosen (the photoelectric effect), the realization of questionnaires and evaluation of the students' performances. It was observed that the improvement in the teaching-learning process is almost twice when practical classes using ICT's are included. In general, the study shows that if theory and practice are applied together, students assimilate the contents easily, and also they feel more motivated.

Keywords : Teaching Physics, Information and Communication Technologies, Meaningful Learning, High School, Modern Physics.

## Introdução

- O avanço tecnológico relativamente rápido presenciado nos últimos anos, tem sido de extrema importância para o desenvolvimento da sociedade, pois de acordo com Cardoso (2011), este fato provoca profundas mudanças nos modos de vida das pessoas, como por exemplo, agilidade na comunicação, otimização dos processos de produção, modernização de equipamentos, pesquisas científicas dentre outros.
- As escolas têm como um de seus objetivos incorporar elementos tecnológicos que possibilitem a aprendizagem por meio de metodologias atualizadas com a sociedade moderna, utilizando, por exemplo, a internet e o computador como principais ferramentas de ensino para buscar um rendimento cognitivo satisfatório dos estudantes. Nesse contexto, uma questão importante que surge é como utilizar essas tecnologias para promover o aprendizado. Segundo Moreira (1999) 'a aprendizagem significativa é um processo por meio da qual uma nova informação relaciona-se, de maneira substantiva (não-literal) e não-arbitrária, a um aspecto relevante da estrutura de conhecimento do indivíduo'. E de acordo com Ausubel (1968) 'a aprendizagem significativa ocorre quando os novos conhecimentos que se adquirem relacionam-se com o conhecimento prévio que o aluno possui'.
- O Ministério da Educação (MEC) tem mostrado preocupação nesse sentido por meio da elaboração de documentos oficiais, que tem a finalidade de orientar os currículos proporcionando uma melhora no processo educacional. Assim, além de mencionar uma mudança de currículo e da visão sobre o ensino nas escolas, se prevê a implantação de tecnologias como práticas de ensino objetivando a inserção do estudante na sociedade após o término do Ensino Médio (Couto 2009).

Mas o quadro que hoje se observa na educação é de professores com dificuldades em lecionar conteúdos relacionados à Física Moderna e contemporânea, seja por falta de formação específica, por questões de planejamento, por falta de infraestrutura ou de materiais de apoio (da Rosa 2005). O

Conselho Nacional da Educação em seu parecer CNE/CP 9/2001 relata as diversas dificuldades encontradas. É possível observar ainda que o ensino de física nas escolas públicas está baseado quase que exclusivamente no método tradicional, pois muitas são as dificuldades encontradas pelos professores do Ensino Médio, principalmente quando se trata de ensino de Física moderna e contemporânea, em que o estudante é apenas um mero espectador e não um sujeito ativo no processo de ensino e aprendizagem (Vieira 2018). Ao tratar-se de atividades de experimentação há certa rejeição do professor de física, pois de fato é um trabalho a mais, tendo em vista que o professor de escola pública tem várias turmas (Pereira 2002, Cassaro 2012).

No Estado do Amapá o cenário não é diferente, grande parte dos professores de física não trabalham satisfatoriamente os conteúdos de Física Moderna e contemporânea alegando que possuem uma carga horária muito elevada, assim esses conteúdos são abordados de forma bastante superficial (Vieira 2018).

Por outro lado, o professor tem a função de desenvolver novas metodologias baseado nas teorias existentes na literatura, pois apenas o método tradicional não é o suficiente para despertar o interesse dos alunos pela disciplina. O professor enquanto educador tem a responsabilidade de incentivar o aluno, a fazer com que este se torne capaz de ser curioso, questionador e investigador; fazendo com que assimile e compare o que foi estudado com o seu cotidiano, e assim criando cidadãos capazes de aprender com seu esforço individual.

O presente trabalho foi desenvolvido em uma turma de Ensino Médio da Escola Estadual Alexandre Vaz Tavares (AVT), no município de Macapá no Estado do Amapá. O objetivo principal é de propor uma metodologia alternativa baseada na teoria da aprendizagem significativa para ajudar a melhorar a qualidade de ensino de Física Moderna e contemporânea das escolas públicas do Estado do Amapá. A escola dispõe de um laboratório de informática contendo 18 computadores em funcionamento e acesso a internet. A partir de um estudo de caso, foi proposta uma sequência didática em quatro aulas. Foi aplicado um pré-teste para identificar os conhecimentos prévios dos alunos sobre os conteúdos necessários para compreender o efeito fotoelétrico, que é a base teórica de funcionamento de várias aplicações tecnológicas em nosso cotidiano (Valadares 1998, Maia 2016, Montovani 2018).

## A Sequência Didática

Determinados o local e os participantes da pesquisa, e fundamentado no desenvolvimento da ciência e das teorias que a compõem, e propondo a discussão de um conteúdo proposto no currículo do Ensino Médio e também pelos Parâmetros Curriculares Nacionais, optou-se em escolher como assunto o efeito fotoelétrico, fenômeno explicado pela física moderna e que é base de funcionamento de vários equipamentos presentes no cotidiano.

A seguir definiram-se as etapas da sequência didática começando por um levantamento dos conhecimentos prévios que serviram de subsunçores ou como indicativo da necessidade de definir os organizadores prévios. O pré-teste consta de 10 questões. As seis primeiras buscam principalmente identificar o grau de

interesse dos alunos com relação à disciplina Física. As quatro últimas são específicas para mensurar o grau de conhecimento dos alunos sobre a Física Moderna e o Efeito Fotoelétrico, como por exemplo, questões sobre conservação da energia, ondas e comportamento da luz. Embora seja uma realidade existente a dificuldade com a disciplina, há um elevado grau de interesse por parte dos alunos com a Física, o que se reflete na motivação para a realização da sequência didática.

Após esse levantamento se propus uma sequência didática com todos os elementos necessários para uma aprendizagem significativa e contextualizada. Para melhor entender a sequência didática, a Tabela 1 apresenta todas as etapas e momentos de cada procedimento a ser realizado.

Tabela 1 Etapas e momentos de cada procedimento a ser realizado na Sequencia Didática.

Assim, foi apresentado um vídeo que mostra a parte histórica do fenômeno Efeito Fotoelétrico, com Albert Einstein e Max Planck como os principais cientistas responsáveis pela teoria e fundamentação da natureza dual da luz. O vídeo trata, também, das dificuldades que os cientistas encontraram para explicar o fenômeno a partir da física clássica, e elucida, por meio de animações, como ocorre o efeito e o comportamento dual da luz. O vídeo, com nove minutos de duração, encontra-se disponível em um site de acesso livre na internet (www.youtube.com.br).

- O segundo momento da Sequencia Didática prevê a utilização de tecnologias de informação e comunicação (TICs) para o estudo e simulação do Efeito Fotoelétrico. Trata-se do software livre ' PhET Interactive Simulations ' da Universidade de Colorado. Nele, em duplas ou em trios, os alunos conseguem fazer simulações do Efeito Fotoelétrico, qualitativas e/ou quantitativas, variando, por exemplo, a frequência e a intensidade da luz verificando-se a ejeção de elétrons de placas metálicas.

O roteiro previsto para o uso do simulador baseia-se principalmente na alteração das variáveis como intensidade e comprimento de onda de luz. O simulador oferece a opção 'mostrar fótons'. Desse modo, com informações como aquelas variáveis, os alunos podem determinar a energia de cada fóton emitido com um determinado comprimento de onda. Como opção adicional é possível alterar também o metal que recebe o feixe de fótons.

No presente trabalho é apresentado e detalhado o Primeiro Momento da Sequencia Didática proposta, discutindo e analisando os resultados obtidos da aplicação do pré-teste na escola AVT (Macapá). Juntamente com os resultados obtidos na aplicação do pré-teste, apresentam-se também os resultados do teste final de um trabalho análogo realizado por Cardoso (2011), com a finalidade de se ter uma meta a ser atingida. Este objetivo é possível de ser alcançado porque tanto os alunos da escola AVT que participaram da pesquisa quanto alunos da pesquisa de Cardoso (2011), possuem a mesma faixa etária, logo todos eles têm estrutura cognitiva para alcançar resultados próximos ou similares.

## Interpretação dos Resultados

Por meio deste trabalho, envolvendo o ensino-aprendizagem de Física Moderna através da observação do desempenho dos alunos em sala de aula (teórico e experimental) e a realização de provas, pode-se verificar que o ensino de Física precisa estar associado a alguma ordem prática planejada para garantir um melhor rendimento de alunos do Ensino Médio.

Utilizou-se o resultado da avaliação final de Cardoso (2011) para fazer uma projeção de possíveis resultados a serem obtidos no teste final na escola AVT , apesar de serem públicos diferentes, pois se trata de alunos com culturas diferentes, há uma semelhança nos resultados obtidos no pré-teste em questões envolvendo estrutura da onda e conservação de energia, e estão nas mesmas faixas etárias logo possuem a mesma capacidade cognitiva.

Assim, a seguir, apresenta-se uma síntese comparativa envolvendo os resultados do pré-teste realizado como parte deste trabalho com os resultados do teste final de Cardoso (2011), para ter uma projeção de onde queremos chegar com a aplicação desta sequência didática. Os gráficos das figuras 1 a 3 comparam resultados do pré-teste com os resultados da avaliação final de Cardoso (2011) após a aplicação de uma sequência didática utilizando simulação computacional.

## Analise da Questão sobre Conservação de Energia

O gráfico da figura 1 apresenta os resultados do pré-teste do presente trabalho sobre conservação de energia e faz a projeção mencionada.

Observa-se que na questão envolvendo conservação da energia mecânica houve uma significativa melhora nos Subsunçores Presentes (SP) dos alunos. Percebe-se ainda que nos Subsunçores Mal Definidos (SMD) houve uma suave aumento e não houve Subsunçores Ausentes (SA) após aplicação da sequência didática.

Figura 1: Conservação de energia

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## Analise da Questão sobre Conceito da Luz e sua Natureza Corpuscular

O gráfico da figura 2 apresenta os resultados do pré-teste do presente trabalho sobre a natureza da luz e faz a projeção mencionada.

Observa-se que no resultado do pré-teste envolvendo a questão sobre conceitos da luz e a sua natureza corpuscular, comparando com o resultado final de Cardoso 2011, que houve um significativo aumento de alunos com SP, uma queda de mais 25% no número de alunos com SMD e uma queda de quase 28% de aprendizes com SA.

Figura 2: Natureza da luz

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## Análise da Questão sobre o Fenômeno Ondulatório

O gráfico da figura 3 apresenta os resultados do pré-teste do presente trabalho sobre fenômenos ondulatórios e faz a projeção.

Na questão envolvendo fenômenos ondulatórios e sua estrutura, percebe uma significativa melhora no SP dos alunos, após a aplicação da sequência didática houve um aumento de 33% de alunos com SP, o número de alunos com SMD caiu 22%.

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## Considerações Finais

O presente trabalho abrange o estudo da realidade da Física no Ensino Médio por meio de uma revisão da situação atual dos mecanismos metodológicos no ensino, seguida de uma analise do desempenho dos alunos em sala de aula por meio da aplicação de avaliações, aplicando uma nova proposta metodológica para o ensino. Pode-se verificar que o ensino de Física precisa estar necessariamente associado a alguma ordem didática metodológica para garantir um melhor rendimento de alunos do Ensino Médio.

A proposta metodológica exposta neste trabalho refere-se às Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC's), que têm um potencial de aplicação em diferentes setores da sociedade, principalmente na educação. Nesse sentido, o emprego especialmente de softwares educacionais, tem se mostrado importante no ensino; e nessa perspectiva, o Ministério da Educação (MEC) prevê a implantação de tecnologias como práticas de ensino que tem como objetivo a capacitação do estudante prosseguir nos estudos.

Destarte, a primeira parte da pesquisa teve o objetivo de fazer um estudo exploratório a cerca da situação atual sobre aspectos relacionados à disciplina de Física no contexto escolar por meio da aplicação do pré-teste (as quatro ultimas questões principalmente). Os resultados mostraram que uma alta porcentagem de alunos não possui conhecimentos prévios sobre o assunto especifico de Física Moderna tratado. Assim, 80% deles possuem conhecimento ausente ou mal definido sobre as propriedades de ondas, 75% dos alunos foi classificado com subsunções ausentes e mau definidos sobre os conceitos sobre a luz, e sobre conservação da energia mecânica os alunos com conhecimentos ausentes e mau definidos correspondem a 77,5%. Após a pesquisa pode-se observar que, apesar de os alunos acharem a disciplina de Física interessante, existe uma grande dificuldade de aprendizado, principalmente por causa de fórmulas e cálculos. Isso indica a predominância da matematização do ensino de Física no Ensino Médio.

Na segunda parte do trabalho, e como resposta aos resultados encontrados, propõe-se a implementação de uma proposta de sequência didática utilizando as TIC's para melhorar o ensino e aprendizagem. Lançar mão de organizadores prévios, de forma que desenvolvam um conceito subsunçor que permita a aprendizagem significativa, neste caso, do efeito fotoelétrico. Os resultados de Cardoso (2011) mostraram que há uma assimilação satisfatória dos conceitos sobre o efeito fotoelétrico apresentado, uma vez que as respostas estiveram caracterizadas por possuírem SP maiores do que SMD e AS. Os alunos

apresentaram uma compreensão melhor dos conceitos relacionados à estrutura da onda, com 44% dos aprendizes classificados com SP e 56% SMD, a conservação de energia com 89% SP e 11% SMD, quantização da radiação 45% SP e 55% SMD, modelo corpuscular da luz 78% SP, 11% SMD e 11% SA.

Nesse contexto, apresenta-se uma proposta que busca inserir o uso de simulações computacionais no ensino de Física, por entender que estas podem proporcionar uma interação entre o conteúdo e o aprendiz, possibilitando meios para a investigação e compreensão de fenômenos físicos. Ainda, de acordo com esse conjunto de resultados, podemos concluir que os alunos da escola AVT - Macapá (AP), assim como de qualquer outra escola de ensino médio, podem mostrar também assimilação satisfatória dos conceitos sobre física moderna após uma sequência didática, como a utilização de TIC's para melhorar o ensinoaprendizagem.

## Referências

AUSUBEL, D.P. Educational psychology: a cognitive view. Holt, Rinehart and Winston: New York, 1968.

CARDOSO S.O; Ensinando o Efeito Fotoelétrico por Meio de Simulações Computacionais: Elaboração de roteiro de aula de acordo com Teoria da Aprendizagem Significativa. Dissertação de mestrado. Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, 2011.

CASSARO, R. Atividades experimentais no ensino de física. Trabalho de conclusão de curso. Departamento de Física. Universidade Federal de Rondônia. Paraná, 2012.

COUTO, F.P. Atividades experimentais em aulas de Física: Repercussões na motivação dos estudantes, na dialogia e nos processos de modelagem. Dissertação de Mestrado. Curso de Pós-graduação da Faculdade de Educação. Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte, 2009.

da ROSA, C.W.; da ROSA, A.B. Ensino de Física: objetivos e imposições no ensino médio. In: Revista Eletrônica de Enseñanza de Las Ciencias. vol. 4, n. 01, 2005.

MAIA G.O.R. Interação da radiação com a matéria e implicações para o ensino da mecânica quântica: o caso do efeito fotoelétrico. Dissertação de mestrado. Programa de Pós-Graduação da Universidade Estadual de Feira de Santana. 2016.

MONTOVANI, S.R; Sequência didática como instrumento para a aprendizagem significativa do efeito fotoelétrico. Dissertação de Mestrado. Programa de PósGraduação em Ensino de Física da Faculdade de Ciências e Tecnologia de Presidente Prudente. Universidade Estadual Paulista. 2018.

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO - Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Ciências da Natureza e suas Tecnologias. In: Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio. Brasília, 1999.

MOREIRA, M. A. Aprendizagem significativa. Brasília: Editora Universidade de Brasília. 1999.

PEREIRA, D.R.O.; AGUIAR, O. Ensino de Física no nível médio: tópicos de física moderna e experimentação. Revista Ponto de Vista - vol. 3, 2002.

VALADARES, E.C.; MOREIRA, A.M. Ensinando Física Moderna para o segundo grau: efeito fotoelétrico, laser e emissão de corpo negro. Caderno Catarinense de Ensino de física, v. 15, n. 2, 1998.

VIEIRA A.D. OFICINAS DE FÍSICA: Perspectiva da Aprendizagem Significativa para o Ensino Médio. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Licenciatura de Física. Universidade Federal do Amapá. 2018.