Novas Tecnologias e a Aprendizagem Significativa no Ensino de Física

## A relação entre o uso das Tecnologias e a Aprendizagem Significativa no

## Ensino de Física

Claudio Rejane da Silva Dantas *Marcelo Gomes Germano

Mestrado em Ensino de Ciências e Educação Matemática - Universidade estadual da Paraíba - UEPB

## Resumo

Este artigo apresenta análises preliminares de estudos que tratam da relação entre o uso das Tecnologias da Comunicação e Informação no ensino de Física e a Teoria da Aprendizagem Significativa no estudo da geração da energia. A investigação tem como campo de estudo uma escola pública da cidade de Juazeiro do Norte/CE. O tipo de pesquisa enquadra-se na perspectiva da pesquisa pedagógica, tendo como colaboradores 37 alunos do 3º ano do ensino médio do turno vespertino. Tem como objetivo descrever a diferenciação e reconciliação de conceitos sobre o tema energia, o princípio de conservação, transformação e geração de energia elétrica, utilizando recursos das TICs, focando o uso do computador com ênfase nas simulações e animações como recursos para facilitar a compreensão do conceito da indução eletromagnética. Usamos como instrumento de coleta de dados questionários e realizamos entrevistas para captar as concepções dos estudantes, neste sentido valorizamos os argumentos dos estudantes, assim corroborando com a idéia da importância da linguagem para a ocorrência de Aprendizagem Significativa. O estudo ainda se encontra em fase de desenvolvimento, portanto apresentamos aqui alguns dados parciais que correspondem ao primeiro momento de realização do mesmo. Foi possível perceber que as TICs representam instrumentos potencialmente significativos, principalmente no estudo de conteúdos abstratos e de difícil realização experimental em um laboratório didático. Percebemos ainda um avanço dos alunos para a compreensão do conceito de energia como uma entidade que pode se transformar em diferentes formas, mas destacamos que ainda persistiam em suas explicações alternativas tornando-se complexo a mudança conceitual, resistiam na idéia de que a energia era consumida e acabava.

Palavras-chave: TIC; Ensino de Física; Aprendizagem Significativa

## 1. Introdução

Delizoicov (2002) aponta que se mantém o desafio de incorporar à prática docente e aos programas de ensino os conhecimentos de ciência e tecnologia relevantes para a formação cultural dos alunos. Acreditamos que este desafio ainda é maior para os docentes da área das Ciências Naturais, especialmente os professores de Física, pela intensa relação entre a produção do conhecimento desta área do saber e sua aplicação bastante presente na sociedade.

Como professores de Física da Educação Básica e Superior algumas questões desafiadoras nos inquietam, dentre as quais: como introduzir e acomodar novas tecnologias, como microcomputadores, videocassetes e vídeo na organização escolar? Como fazer com que estas ferramentas tecnológicas sejam utilizadas, incorporadas à rotina da escola e da sala de aula? (MOREIRA, 1988).

Diante dessas questões refletimos sobre as implicações da utilização das tecnologias da informação e comunicação no ensino de Física. Nesse sentido, interessa-nos encontrar respostas para a seguinte questão: de que modo o uso das tecnologias no ensino de ciências poderia proporcionar uma Aprendizagem Significativa no Ensino Médio?

Por tecnologias em educação,

Estamos entendendo o uso da informática, do computador, da Internet, do CD-ROM, da hipermídia, da multimídia, de ferramentas para a educação a distância - como chats, grupos ou listas de discussões, correio eletrônico etc. - e de outros recursos e linguagens digitais de que atualmente dispomos e que podem colaborar significativamente para tornar o processo de educação mais eficiente e mais eficaz (MASETTO, 2000, p. 152).

Desta forma, intencionamos ampliar e contribuir com esse campo de estudo. Para tal, neste artigo buscamos apresentar discussões preliminares presentes na nossa pesquisa que estar sendo desenvolvida no Mestrado em Ensino de Ciências e Educação Matemática na Universidade Estadual da Paraíba-UEPB. O objeto de estudo, ainda em fase de elaboração final, é investigar e analisar a relação entre o uso das Tecnologias da Comunicação e Informação no ensino de Física e a promoção da Aprendizagem Significativa no estudo do conceito de energia, seu princípio de conservação, transformação e geração de energia elétrica, tendo como campo uma escola pública de ensino médio da cidade de Juazeiro do Norte/CE . 1

Percebendo dificuldades no entendimento de como é gerada a energia elétrica pelos alunos do Ensino Médio da escola investigada, e a limitação da compreensão sobre o princípio de conservação e transformação da energia, pensamos em desenvolver estratégias de ensino-aprendizagem deste tópico que ultrapassem e complementem o simples uso do livro didático, considerado, normalmente, a única fonte de informação dentro de uma sala de aula tradicional. Moreira (2000) aponta a necessidade da utilização de materiais diversificados, e

cuidadosamente selecionados, ao invés da 'centralização' em livros textos, tendo em vista o atendimento de um dos princípios da Aprendizagem Significativa Crítica.

- O tipo de estudo consiste na abordagem da Pesquisa Pedagógica, embasado no raciocínio de que a investigação do professor sobre a sua prática poderá contribuir fortemente para o desenvolvimento profissional de seus pares, bem como gerar importante conhecimento sobre os processos educativos, úteis para outros professores, para os educadores acadêmicos e para a comunidade em geral (PONTE, 2002, p. 09).

Realizamos a intervenção nos meses de abril, maio e junho de 2009, tendo como colaboradores 37 alunos do 3º ano do Ensino Médio do turno vespertino. O intuito deste texto é apontar análises preliminares a partir da investigação da possível diferenciação e reconciliação de conceitos sobre o tema, utilizando recursos das TIC, enfatizando peculiarmente o uso do computador com ênfase nos recursos de simulações e animações. A análise e interpretação dos dados estão embasados na perspectiva da Teoria da Aprendizagem Significativa e utilizamos como instrumento de coleta de dados o questionário e a entrevista.

Para Ausubel, Moreira & Masini (2008, p. 15) a aprendizagem significativa é Aquela em que o significado do novo conhecimento é adquirido, atribuído e construído, por meio da interação com algum conhecimento prévio, especificamente relevante, existente na estrutura cognitiva do aprendiz.

- O conceito de diferenciação progressiva e reconciliação integrativa são entendidos à medida que o sujeito vai dominando progressivamente situações de um campo conceitual e vai adquirindo novo conhecimento, novos significados. Assim, ele vai também, progressivamente diferenciando seus subsunçores e que é preciso também reconciliar, integrar, significados, idéias, conceitos. Esse processo, concomitante, e necessário, à diferenciação progressiva, chama-se reconciliação integrativa, ou integradora. (MASINI; MOREIRA, 2008)

## 2. O computador: possibilidades de seu uso no ensino de física

Ao buscarmos entender a relação entre o uso das variadas ferramentas tecnológicas e o processo de aprendizagem dos educandos, situamos o computador como um dos instrumentos tecnológicos de grande potencial no contexto atual. Por isso foi relevante para esta pesquisa compreender que existem diferentes formas de utilização do computador para o ensino de ciências, tais como, a aquisição de dados por computador, a modelização, a simulação e animação, multimídia, realidade virtual e o uso da internet. Para a simulação Fiolhais e Trindade descrevem que é significativo no tratamento de um conteúdo visto em sala de aula o professor utilizar um simulador para apoiar sua atividade didática, visto que 'sabendo que as leis da Física são expressas por equações diferenciais, pode-se construir um modelo e simular de imediato um dado problema físico, por exemplo, a queda de um grave, o movimento orbital.' (FIOLHAIS; TRINDADE, 2003, p. 263). Também é notório explicitar que,

Como a luneta astronômica, o microscópio ou os raios X, a interface digital alarga o campo do visível. Ela permite ver modelos abstratos de fenômenos físicos ou outros, visualizar dados numéricos que, sem isso, permaneceriam soterrados em toneladas de listagens. A imagem digital

também é complemento indispensável da simulação, e sabemos o papel que esta última tem hoje na pesquisa científica. (LEVY, 1993, p. 106)

De acordo com Levy (1993, p. 124) a simulação, considerada como uma imaginação auxiliada por computador é uma ferramenta de ajuda ao raciocínio muito mais potente que a velha lógica formal que se baseava no alfabeto.

## 3. Descrevendo o desenvolvimento da intervenção

Discutimos através de animações a noção de geração de energia elétrica a partir da representação de modelos de: Uma usina hidrelétrica; Uma usina termoelétrica; A Geração através da energia eólica e de uma usina Nuclear. É relevante dizer que as animações estão dentro da classificação inserida no recurso denominado Objeto de Aprendizagem, descrito como sendo um arquivo digital (imagem, animação, jogo e vídeo) que são produzidos para fins pedagógicos.

Usamos os simuladores PhET (Physics Education Technology) 2 para abordar a simulação que se refere à Lei de Faraday da indução eletromagnética 3 (ver fig. 01).

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Figura01: a e b. Simulador PHET que trata da indução eletromagnética.

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Dentre os Objetos de Aprendizagem, apresentamos animações que tratam de 'fonte de energia' 4 , em seguida enfatizamos uma animação referente à usina

nuclear, disponível na internet através do repositório de Objetos de Aprendizagens RIVED 5 .

## 4. Resultados obtidos

Após a experiência no laboratório de informática da escola investigada organizamos a turma em sete grupos de estudos, realizamos uma entrevista com um membro de cada equipe após as discussões sugeridas. Além disso, construímos questões guias para nortear a entrevista, planejada de forma não intrusiva, tendo em vista incentivar a argumentação dos alunos sobre o conceito de energia e a manifestação de suas experiências com o uso da simulação. As questões norteadoras que consideramos mais relevantes foram: Qual a finalidade dos dois simuladores vistos? De que forma as turbinas podem ser movimentadas e por que precisam girar? A energia pode ser gasta ou consumida? Solicitamos ainda que todas as argumentações fossem justificadas.

Assim, os alunos poderiam relatar sua experiência com o uso dos recursos computacionais, o simulador e a animação, no sentido de apontar possibilidades e limitações de seu uso no tratamento deste conteúdo.

Uma primeira questão provocadora foi colocada no intuito de perceber a finalidade dos simuladores e animações vistos. Vejamos a análise de um dos alunos entrevistados:

Na minha opinião, a finalidade deles é ajudar os alunos a compreensão do que na verdade se trata da, no caso lá é a energia hidroelétrica e ele explica de uma forma visual todo movimento do que a turbina faz, que proporciona os imas, e nele você consegue ver, compreender por causa que ele apresenta o campo magnético, você consegue ver nele o campo magnético fica mais fácil para você compreender por que o imã faz a turbina girar. No caso na usina real, iria conseguir ver, tipo assim o movimento das turbinas, iria conseguir ver o gerador e a eletricidade sendo jogada para os fios, só que o campo magnético que na verdade é o que faz com que essa energia seja gerada, agente não consegue ver ele na realidade só vai conseguir ver ele com a ajuda do simulador. (Y)

Percebemos também que a experiência do aluno com a simulação demonstra ser um instrumento potencialmente significativo para facilitar a aquisição do novo conhecimento que trata de como ocorre à indução eletromagnética, pois em sua fala ele revela uma interação com conhecimentos prévios e o novo conhecimento, assim estando dentro das condições da promoção da aprendizagem significativa, quando o material a ser aprendido seja potencialmente significativo para o aprendiz, melhor dizendo, que esteja relacionado com a sua estrutura de conhecimento de forma não-

iteral Observamos que os educandos manifestaram uma disposição . de relacionar o novo material de maneira substantiva e não-arbitrária a sua estrutura cognitiva. (MOREIRA; MASINI, 2001)

No que se refere ao entendimento dos alunos sobre a necessidade do movimento do imã no simulador, representamos de forma simplificada a situação de uma turbina de geração de energia elétrica. Sobre esta experiência surgiram as argumentações que pode ser observadas abaixo,

Y: Pra fazer girar o reator.

P: Não dentro da turbina têm dois imãs, um de um lado e outro de outro, e no centro dela tem um..um...

Y: Um eixo.

P: Um eixo coberto de cobre que gira e vai aumentando a velocidade dos elétrons e assim os elétrons vão se movimentando, e aí vão ver que os elétrons vão se movimentando...vão ser...

PH: Provoca uma variação do campo magnético.

P: aí os elétrons vai...é...ser transmitidos diretamente para a rede de energia...daqui pra lá vão tipo...como você falou.

PH: Movimento alternado né.

P: É alternado.

PH: Produzindo consequentemente a energia, né.

A experiência deste momento de discussão sobre o que perceberam no estudo da geração de energia usando a simulação foi relevante, pois valorizamos as explicações dos estudantes, assim corroborando com a idéia da importância da linguagem na Aprendizagem Significativa. Ausubel (2003) diz que a linguagem desempenha um papel integral e operativo no raciocínio e não exerce meramente um papel comunicativo, reforçando que sem a linguagem, é provável que a aprendizagem significativa fosse muito rudimentar.

É neste ponto que explicitamos os fatores que podem facilitar a aprendizagem significativa nas salas de aula de Física, assim sendo provável que as propriedades da estrutura de conhecimentos existentes na altura da aprendizagem são consideradas 'o fator isolado mais importante. Em virtude deste envolver o impacto de todas as experiências de aprendizagem anteriores que possui relevância para os processos de aprendizagem atuais.' (AUSUBEL, 2003, p. 09)

Concordamos com Moreira (2000) quando diz que podemos aprender a partir daquilo que já conhecemos. Em seu argumento diz que todos reconhecemos que nossa mente é conservadora, aprendemos a partir do que já temos em nossa estrutura cognitiva e que para promoção da Aprendizagem Significativa é necessário explorar esse conhecimento e então ensinar de acordo com ele, tomando-o como ponto de partida no processo de ensino-aprendizagem.

Neste contexto, Moreira (2000) enfatiza ainda que a discussão sobre a recepção é inócua, argumentando que o importante é a percepção. Embasados neste princípio procuramos saber dos alunos se a energia pode ser gasta ou

consumida ou pode se acabar. Ao escutamos as suas possíveis justificativas encontramos as seguintes percepções:

- SF: Pode, pode, acabar sim, de certa forma...
- Y: De certa forma, pois pelo conceito visto é que ela não acabava ela se transformava, no caso de energia elétrica em energia mecânica, por exemplo o ventilador ele vir a rodar, a hélice rodar, ele vai ter que haver a transformação, por meio do...do. No caso o que vai fazer com que ela gire é o transformador, ele vai transformar a força da energia elétrica em uma força potencial de rotação que faça com que a hélice rode e produza a energia do vento no caso.

PROF.: E qual a função do vapor em uma termelétrica que observamos nas animações?

- Y: A função do vapor é...é...aquece a água aí gera o vapor, que ele vai...o vapor tem a tendência de escapar para algum local, aí neste intermédio dele escapar, ele vai passar pela turbina e vai dar o resultado que PH falou, que a turbina gira e através do gerador vai gerar energia elétrica.
- P: Também professor os elétrons vão ficar agitados e aí vai consegui é... vai girar o gerador.

Percebemos um avanço dos alunos para a compreensão da energia como uma entidade que pode ser transformar em diferentes formas, mas que mesmo assim é complexa a mudança conceitual. Os alunos resistiam na idéia de que a energia era consumida e acabava. Moreira (2000) argumenta que é improvável que alteremos nossas percepções dizendo que a menos que frustem nossas tentativas de fazer algo a partir delas, então sendo difícil de modificar nossas percepções, mesmo que digam que elas estão erradas, enquanto elas funcionam para nós. Reforçamos a idéia de que a Aprendizagem Significativa é progressiva, no sentido de que os significados vão sendo captados e internalizados progressivamente, sendo imprescindível a linguagem e a interação pessoal. (MOREIRA, 2000)

Provocamos os estudantes sobre a percepção dos mesmos acerca da experiência do ensino com o uso dos recursos computacionais, o simulador e a animação em direção a possibilidades e limitações em seu uso no tratamento do conteúdo em estudo. Vejamos as considerações dos mesmos sobre essa questão,

Y: E até mesmo com o objetivo...quando o professor chegava na sala e explicava que existia uma onda eletromagnética e tal, você tentava imaginar, mas você nunca ia ter noção que na...a noção quase que real que o simulador faça...

Y: ...de a noção real de como é que funciona essa energia magnética...

SF: Dependo do que pretende passar né professor...porque...por conta da pessoa levar choque, é uma das grande afirmações...

PROF.: Afirmação de que SF?

SF: De a corrente elétrica por ali né.

PROF.: De que ela existe?

SF: Sim do que ela existe.

F: Não saber a gente sabe que existe, mas não da forma que ele mostrou.

PH: Mas fica mais fácil de compreender.

A fala dos estudantes nos remete a parafrasear a idéia de Ausubel quando diz que:

A experiência de Aprendizagem Significativa é subjetivamente agradável e familiar e aguçada, também, e que a curiosidade intelectual e a perspectiva de se adquirirem novos conhecimentos, em vez de provocar uma reação como se fosse uma tarefa não recompensada e desagradável da aprendizagem por memorização que envolve um esforço cognitivo indevido. (AUSUBEL, 2003, p. 15)

Alguns alunos enfatizaram que esses recursos computacionais foram importantes para o estudo em questão, mas defendiam que deveria ser acompanhado também de uma aula de campo, por exemplo, uma visita a uma usina hidrelétrica. Vejamos,

E por experiência própria, por exemplo, eu não sabia, mesmo explicando várias vezes como é que...acontecia a energia elétrica, eu só vim assimilar mesmo, hoje, depois do simulador, que tem a energia potencial, que pode ser da torneira, pode ser numa cachoeira, alguma coisa que tem gerando energia elétrica, usei os imãs...(PH)

Indagamos se o aluno PH já havia estudado este conteúdo tendo a contribuição do aluno Y,

Já, já tinha comentado, mas ficou muito mais fácil de assimilar depois do simulador...você fica mais fundamentado e começa a compreender como é que é gerada aquela energia...(PH)

E a parte do reator também, é por exemplo o senhor perguntou sobre o uso do simulador, pra mim foi muito importante porque, um exemplo se agente fosse fazer uma aula de campo pra uma hidrelétrica, ver como era que funciona lá em uma hidroelétrica..é...é...é com o simulador eu ia conseguir entender bem melhor na hora que eu tivesse vendo todo o processo, eu ia saber porque tava acontecendo aquela transformação da energia porque ali tava envolvendo a...a...aquele campo magnético aí eu ia conseguir imaginar ele, coisa que sem a ajuda do simulador quando eu

chegasse lá não ia compreender e nunca ia imaginar de tal forma como seria...(Y)

Então é melhor ver uma teórica para depois ir para prática.(PH)

É neste sentido que destacamos a idéia de Ausubel de que os seres humanos têm a tendência de trabalhar mais e sentem-se muito mais motivados quando as atividades de aprendizagem que iniciam fazem sentido para os mesmos. Outro fator é que quando essa aprendizagem surge acompanhada de interiorização e de compreensão das relações, formam-se 'vestígios estáveis' que se recordam durante mais tempo. (AUSUBEL, 2003, p. 15)

## 5. Considerações finais

Diante do exposto acima, acreditamos ser imprescindível pensar o ensino de Física hoje com o apóio das novas tecnologias em um sentido crítico e com pretensões de potencializar suas vantagens, já que, esta realidade tecnológica, de algum modo, invade a realidade dos educandos. Em suma, fora do contexto escolar os estudantes estão em contato direto com a realidade midiática e digital. Nesse estudo defendemos para o uso destes recursos como forma de apoiar os estudos dos educandos. Na intervenção realizada com a turma de alunos do Ensino Médio, pudemos perceber o forte envolvimento dos mesmos no estudo do conceito de energia, seu princípio de conservação e transformação. Defendemos enfim o uso dos recursos de simulação e animação em estudos mais complexos e abstratos de conceitos da disciplina de Física. A consideração dos conhecimentos prévios dos educandos, o incentivo ao diálogo, a interação com os colegas e o professor no momento da realização da aula no laboratório e da entrevista realizada foram os principais meios que possibilitaram uma aproximação com a promoção da Aprendizagem Significativa. Encontramos dificuldades de disponibilidade de computadores, pois neste laboratório tinha apenas 20 computadores para uma escola com aproximadamente 3000 alunos. Acreditamos ser necessário um maior incentivo por parte dos responsáveis para aquisição de computadores. Constatamos que essa dificuldade pode distanciar o interesse dos professores para esta abordagem. Inferimos que este artigo, entretanto, não teve como intuito apresentar um relato final da pesquisa que tem com objeto de estudo 'A relação entre as Tecnologias da Comunicação e Informação e a Aprendizagem Significativa'. Logo, não contempla resultados conclusivos, já que esta investigação se encontra em fase de organização metodológica e refinamentos estruturais preparatórios para a construção da dissertação de mestrado a ser defendida.

## REFERÊNCIAS

ASSMANN Hugo (org). , Redes Digitais e Metamorfose do Aprender. Petrópoles, RJ: Vozes, 2005.

AUSUBEL, David. Aquisição e Retenção de Conhecimentos: Uma Perspectiva Cognitiva . Portugal: Plátano Edições Técnicas, 1º ed., traduzido por Lígia Teodoro, 2003.

DELIZOICOV, Demétrio. ANGOTTI, José André. PERNANBUCO, Marta Maria. Ensino de Ciências: fundamentos e métodos. São Paulo: Cortez, 2002.

FIOLHAIS, Carlos. TRINDADE, Jorge. Física no Computador: o Computador como uma Ferramenta no Ensino e na Aprendizagem das Ciências Físicas. Revista Brasileira de Ensino de Física , v.25, n.3, p. 259-273, 2003.

HEWIT, Paul G. Física conceitual. Bookman, 9º ed, Porto Alegre, 2002.

LEVY, Pierre. As tecnologias da inteligência. Rio de Janeiro: Ed.34, 1993.

MASETTO, Marcos T. Mediação pedagógica e o uso da tecnologia. In: MORAN, José Manuel ( et. al) . Novas Tecnologias e Mediação Pedagógica. Campinas, SP: Papirus, 2000.

MASINI, Elcie F. Salzano. MOREIRA, Marco Antonio Moreira. Aprendizagem significativa: condições para ocorrências e lacunas que levam a comprometimentos. São Paulo: Vetor, 2008.

MOREIRA, Marco Antonio. Aprendizagem Significativa Crítica. Versão revisada e estendida de conferência proferida no III Encontro Internacional sobre Aprendizagem Significativa, publicada nas Atas, p.p. 33 - 45, Lisboa, 11 a 15 setembro de 2000.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_, MASINI, Elcie F. Salzano. Aprendizagem significativa: a teoria de David Ausubel . São Paulo: Centauro, 2001.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_, O professor-pesquisador como instrumento de melhoria do ensino de ciências. Em aberto , Brasília, ano 7, n. 40, out/dez. 1988.

PONTE, João Pedro. Investigar a nossa própria prática . In GTI (Org.). Reflectir e investigar sobre a prática profissional. Lisboa: APM, p. 5-28, 2002.

VIANNA, D. M. e ARAÚJO, R. S. Buscando elementos na internet para uma nova proposta pedagógica. In: CARVALHO, A. M. P. (org). Ensino de Ciências: unindo a pesquisa a prática. São Paulo: Ed. Pioneira Thomson Learning, 2006.