ABORDAGEM MULTIDISCIPLINAR PARA O DESENVOLVIMENTO DE NOVAS METODOLOGIAS DE ENSINO DE FÍSICA

## ABORDAGEM MULTIDISCIPLINAR PARA O DESENVOLVIMENTO DE NOVAS METODOLOGIAS DE ENSINO DE FÍSICA

Sorandra Corrêa de Lima - sorandrafis@yahoo.com.br 1 Rodrigo Ferreira de Morais 1 - rodrigo@atz.com.br Eduardo Kojy Takahashi 1 - ektakahashi@ufu.br Victor Gargiulo 2 - giuvic@yahoo.com Elise Barbosa Mendes 2 - elise@ufu.br

- 1 Faculdade de Física - Universidade Federal de Uberlândia - C.P. 509 - CEP 38400-902 - Uberlândia - MG
- 2 Faculdade de Educação - Universidade Federal de Uberlândia - C.P. 509 - CEP 38400-902 - Uberlândia -

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## Resumo

Neste trabalho, desenvolvido junto ao Núcleo de Pesquisa em Tecnologias Cognitivas da Universidade Federal de Uberlândia, apresentamos uma proposta de criação de material didático instrucional por meio de uso de mapas conceituais em ambientes computacionais, tendo como fim o planejamento e a organização de conteúdos programáticos para o ensino médio e a sua disponibilização para professores e estudantes desse nível de ensino. O mapa conceitual é uma importante ferramenta gráfica de representação de estruturas epistêmicas e cognitivas. Por meio de conceitos, o mapa é usualmente utilizado em tarefas de meta-cognição (reestruturação das estruturas cognitivas), meta-aprendizagem (reflexão acerca dos processos de aprendizagem) e metaconhecimento. Entretanto, estamos utilizando-o com o objetivo de propiciar um modelo de ensino não-linear, multidimensional, relacional e contextualizado. Sendo assim, estamos desenvolvendo macro-mapas para navegações conceituais organizadas em sistemas distribuídos em uma estrutura hierárquica, com diferenciação progressiva (dos conceitos mais gerais e inclusivos para os mais específicos e menos inclusivos) e com reconciliação integrativa (conceitos subordinados relacionando-se a conceitos superordenados). Seguindo esses princípios, elaboramos um mapa conceitual sobre Mecânica Clássica e outro sobre Eletromagnetismo, colocando como conceitos superordenados, respectivamente, as Leis de Newton e as Leis de Coulomb, Ohm, Faraday e Lenz e organizando os demais conceitos segundo uma hierarquia por nível de especificidade. Futuramente, planejamos implementar essa navegação conceitual por meio de estruturas de hipertexto e hipermeios. Os nós conceituais estão sendo desenvolvidos para criar links para hipertextos e hipermeios. O conteúdo estruturado por um mapa conceitual é transformado em um sistema de navegação, ligando os diferentes conteúdos de Física de modo não-linear e possibilitando que seja lido a p artir de qualquer nó conceitual, dependendo apenas do contexto, ou seja, das implicações e conhecimentos dos educandos e dos objetivos do professor. Essa estruturação conceitual é muito útil também quando se deseja rever uma informação que não foi bem compreendida e perceber suas ligações com outras partes do conteúdo. Outro destaque importante do uso dessas ferramentas cognitivas é o fato de permitirem colocar em prática o princípio máximo do construtivismo: a interação. Com o uso do computador, é possível estabelecer interação entre o estudante e o conteúdo a ser abordado, visto que o aluno é o responsável pelo gerenciamento de sua aprendizagem, sendo capaz de decidir qual o melhor e mais relevante meio de alcançar o conhecimento de que necessita.

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## 1. Introdução

Os métodos tradicionais de ensino estão arraigados na postura ambientalista que considera o meio como único fator determinante no desenvolvimento humano, deixando o aluno à margem do processo de construção do conhecimento, como se esse fosse passivo. Essa teoria enfatiza a transmissão de conhecimentos e se baseia na Psicologia Comportamental (Skinner), que procura mensurar regularidades comportamentais e usá-las como norteadoras do processo ensino/aprendizagem.

É sabido que o modelo tradicional de ensino no Brasil, que estabelece transposição do programa por meio de um planejamento linear, com mera reprodução de informações, induz a aprendizagem mecânica (a nova informação é assimilada simplesmente por memorização literal, por incorporação arbitrária, sem que exista relação com conhecimentos anteriores), acarretando em uma rigidez de raciocínio por parte do aluno, o qual tende a uma maior dificuldade em assimilar e relacionar conceitos provenientes de diferentes áreas do conhecimento.

A falta de novos e flexíveis recursos didáticos no ensino de Física tem refletido na fragmentação ao acesso do conhecimento científico, pois se tenta transmitir de forma linear algo que possui estrutura multidimensional e que é organizado hierarquicamente por inter-relações entre conceitos (Carlo, 1997:342).

Dessa forma, faz-se necessária a pesquisa e a elaboração de ferramentas didáticas que venham de encontro aos modelos teóricos que consideram os alunos como sujeitos ativos no processo de aprendizagem. Somente assim, iremos transpor a barreira que se faz presente entre o professor e seus alunos, e construir uma prática mais eficaz e duradoura.

## 2. Uma Ferramenta Gráfica a Serviço da Aprendizagem

As teorias cognitivas e instrucionais modernas se baseiam no construtivismo, que enfatiza o conhecimento como uma construção realizada pelo sujeito, que, ao modificar o meio, modifica e desenvolve suas próprias habilidades.

'Conhecimento não é descoberto como ouro ou petróleo, mas sim construído como carros ou pirâmides' (Novak, 1998:4).

Fundamentando-se na epistemologia construtivista, Ausubel (1976) desenvolveu suas bases de Psicologia Educacional, destacando dois tipos essenciais de aprendizagem: a significativa e a mecânica. O modelo tradicional de ensino tende à aprendizagem mecânica, pois seus métodos giram em torno da memorização de fórmulas, conceitos e proposições. Na ânsia de conseguir muitos resultados em curto prazo, este modelo tem provocado nos estudantes uma rigidez de raciocínio, impossibilitando que consigam relacionar tudo que foi memorizado. Assim, Ausubel identificou na aprendizagem significativa uma característica que torna mais duradouro o conhecimento, respeitando a estruturação semântica da mente. Este tipo de aprendizagem ocorre quando novas idéias e informações são aprendidas, na medida em que conceitos relevantes e inclusivos estejam adequadamente claros e disponíveis na estrutura cognitiva do indivíduo, servindo, dessa forma, de ancoradouro a novas idéias e conceitos. Segundo Ausubel:

'Se tivesse que reduzir toda a psicologia educacional a um só princípio, diria o seguinte: o fator isolado mais importante que vem influenciando a aprendizagem é aquilo que o aprendiz já sabe. Determine isso e ensine-o de acordo' (Moreira,1985:86).

Com o objetivo de facilitar a aprendizagem significativa, Novak elaborou uma ferramenta de representação gráfica que tornasse possível ao aprendiz 'ver' o conteúdo de maneira unificada, isto é, ter uma visão entre o todo e as partes conceituais. Essa ferramenta é denominada de mapa

conceitual, um instrumento que auxilia modelos instrucionais e o desenvolvimento da aprendizagem. No caso de utilizá-la como instrumento instrucional, ela contribui para a organização e distribuição do conteúdo da grade curricular de forma multidimensional e interdisciplinar. Dessa forma, o professor pode organizar, de forma bem articulada e não linear, os conteúdos a serem aprendidos, facilitando a tarefa de localizar perdas conceituais de alunos e de separar informações triviais das mais significantes. Além disso, auxiliam no desenho instrucional ao permitirem um melhor planejamento de ensino, devido à uma melhor distribuição de conceitos e melhor compreensão, do professor, das competências cognitivas que as relações conceituais permitem.

Moreira, no Brasil, se fundamenta na teoria de Ausubel para a prática do e nsino de Física. Em seu livro Uma Abordagem Cognitivista para o Ensino de Física (Moreira, 1983), ele considera que o objetivo básico do ensino de Física é orientar o processo instrucional para que o aluno assimile os conceitos físicos de maneira clara, estável e organizada. Isso, na prática de ensino, pode ser realizado por meio de mapas conceituais, como direcionamento à aprendizagem de conceitos e permitindo uma visão espacial das relações estabelecidas entre os conceitos ensinados. Esse processo pode orientar o aluno no estudo da parte teórica, bem como, servir de introdução às experiências e simulações realizadas nos laboratórios, para que tais experiências não se tornem simples manipulações de objetos. Nessa perspectiva, criamos um mapa conceitual de Mecânica Clássica, o qual está sendo implementado com o auxílio de estruturas de hipertexto e hipermeios para permitir uma navegação conceitual não-linear, possibilitando a maior quantidade possível de relacionamentos entre os conceitos.

## 3. Elaboração de Material Didático por Meio de Tecnologias da Informação

Seguindo o modelo construtivista, pretendemos elaborar material didático que contribua para melhorar o atual quadro em que se encontram os estudantes do ensino médio. Para tanto, planejamos a prática de ensino, segundo o modelo de aprendizagem significativa, que considera que essa aprendizagem é decorrente de uma interação entre a estrutura cognitiva do sujeito (subsunçores) e a nova informação. Para tanto, é necessário criar uma estrutura curricular que se organize com diferenciações progressivas (começar pelas idéias mais gerais e só depois passar para as mais específicas) e reconciliações integrativas (diferentes conceitos ou proposições devem ser inter-relacionados entre si, para que se possa perceber as ligações existentes entre os diversos conteúdos), com o objetivo de criar ancoradouros (conceitos superordenados) para a assimilação de novas informações.

O mapeamento conceitual possibilita que a organização curricular siga dos conceitos mais abrangentes para aqueles mais específicos e que o aluno estabeleça inter-relações entre eles. Mas é importante também considerar o estudante como ser ativo. Para tanto, escolhemos, além da estrutura de mapeamento conceitual, a estrutura de hipertexto e hipermeio. Essa estrutura permite que informações sejam interligadas, de forma intuitiva, aos diversos conteúdos. Por meio dela, é possível fugir da linearidade-'(...) prática usual nos livros de texto em separar idéias e tópicos em capítulos e seções' (Moreira, 1995:51) -, reforçando a reconciliação integrativa.

A estrutura de hipertexto está sendo programada em HTML ( Hiper Text Markup Language ), que é uma linguagem de programação voltada à construção de sites , tendo como finalidade básica formatar textos ou imagens e criar ligações entre diferentes documentos. Tal estrutura, quando bem organizada por meio de mapas conceituais, foge do sistema linear dos textos comuns, sem que, contudo, perca-se o fio condutor.

A programação em HTML está sendo facilitada pelo uso de editores próprios, como o Dreamweaver e o Flash . A grande vantagem do Dreamweaver é que ele acelera o processo de confecção de estruturas de hipertexto, permitindo ao programador não se preocupar demasiadamente com a lógica da programação. O Flash é um software que trabalha com uma tecnologia dinâmica de streming (fluxo) que permite adicionar filmes, animações, sons e aplicações interativas como jogos, possuindo também um plug-in de navegação gratuito. Outra característica importante é o fato de ser útil à tarefa de desenvolvimento de simulações, utilizadas em conjunto

com as experiências de laboratório e possibilitando uma eficaz introdução aos conceitos e proposições posteriormente abordados em sala de aula.

O material didático que estamos desenvolvendo será disponibilizado na Internet. Os mapas conceituais poderão ser alterados ou complementados de forma colaborativa, pelo uso de um ambiente de discussão, onde o usuário encaminhará sua sugestão, seguida de uma justificativa, onde o confronto de idéias, mediado por um especialista, fará com que o usuário seja incentivado a defender e justificar sua proposição. Uma vez atingido um consenso entre o grupo, a proposição correta será implementada no mapa conceitual pelo administrador do site .

## 4. Conclusão

Os mapas conceituais têm se mostrado extremamente úteis nos desenhos instrucionais, devido à sua estrutura multidimensional e pelas contribuições nos planejamentos interdisciplinares. Além disso, eles permitem a criação de material didático virtual condizente com o uso das tecnologias da informação, com seu potencial cognitivo. Dessa forma, construímos mapas conceituais de Mecânica e Eletromagnetismo, que serão utilizados no desenvolvimento de ambientes de aprendizagem para o ensino de Física em nível médio, com intuito de promover uma aprendizagem significativa dos conteúdos de Física.

## Referências Bibliográficas

AUSUBEL, David. Psicologia Educativa: um ponto de vista cognitivo . Editorial Trillas, México,1976.

CARLO, Sandra Del; OTA, Maria Inês, N.; HOSOUME, Yassuko. Uma análise de propostas de ensino de 2° grau através da estrutura conceitual do eletromagnetismo; XII Simpósio Nacional de Ensino de Física, Belo Horizonte, jan./1997.

DUNCAN, C. B. Aprendendo Macromedia: Flash 5, tradução: Carlos Mink; São Paulo: Makron Books, 2002.

MOREIRA, M. A. Aprendizagem Significativa, Brasília: Unb, 1999.MOREIRA, M. A. Uma abordagem Cognitivista ao Ensino de Física, Porto Alegre: UFRGS, 1983.

NOVAK, J. D.; GOWIN, D. B. Learning How to Learn, New York: Cambridge University Press, 1998.

--. Caderno Catarinense do Ensino de Física, Florianópolis, 1986.