RELATO DE UMA EXPERIÊNCIA DIDÁTICA QUE INTRODUZ A FÍSICA DOS MOVIMENTOS NA OITAVA SÉRIE ATRAVÉS DA ANÁLISE DE VÍDEOS DO COTIDIANO DO ALUNO

## RELATO DE UMA EXPERIÊNCIA DIDÁTICA QUE INTRODUZ A FÍSICA DOS MOVIMENTOS NA OITAVA SÉRIE ATRAVÉS DA ANÁLISE DE VÍDEOS DO COTIDIANO DO ALUNO

## Gilberto José Calloni , Rejane Maria Ribeiro-Teixeira , Fernando Lang 1 2 da Silveira 3

1 Colégio São José, Caxias do Sul, RS, gijoca@terra.com.br

- 2 Departamento de Física, Instituto de Física, UFRGS, rejane@if.ufrgs.br
- 3 Departamento de Física, Instituto de Física, UFRGS, lang@if.ufrgs.br

## Resumo

Este trabalho propõe introduzir conteúdos de Física, de modo a torná-los atrativos para alunos de 8ª série, estudando situações divertidas, como os movimentos presentes em atividades esportivas e de lazer do seu cotidiano. Os movimentos foram filmados pelos alunos utilizando uma câmera fotográfica digital e, após, foi usado um programa de análise de imagens (Tracker). A escolha dos temas a serem filmados e analisados partiu de sugestões dos próprios alunos em sala de aula, orientados pela professora de Ciências e pelo autor da proposta de trabalho. As filmagens foram realizadas pelos alunos no pátio e no salão esportivo da escola; a análise dos movimentos filmados e sua descrição foram feitas no laboratório de informática. Esta experiência didática ocorreu no Colégio São José, de Caxias do Sul, RS, com cinco turmas de oitava série na disciplina de Ciências, durante os meses de setembro a novembro de 2008, com as suas atividades acontecendo paralelamente à apresentação dos conteúdos. Todo material desenvolvido e utilizado foi disponibilizado, gradualmente, no decorrer de sua aplicação na página Web do Colégio. O planejamento e a execução da proposta foram embasados na teoria interacionista de Lev Vygotsky. Essa escolha se deu, principalmente, pelos objetivos pretendidos neste trabalho que previam que os alunos trabalhassem colaborativamente em grupo com a mediação dos professores, proporcionando e estimulando o gosto por aprender. A avaliação da proposta opinião. Segundo as respostas dos alunos, na medida em que atividades e tecnologias do seu cotidiano são utilizadas nas aulas de Física, faz com que essas se tornem mais motivadoras e interessantes.

Palavras-chave : Ensino de Ciências na 8ª série; Física do cotidiano; Análise gráfica de imagens de movimentos; Teoria da interação social de L. Vygotsky.

## Introdução

O crescimento do número de escolas informatizadas, a popularização da internet e o barateamento de equipamentos eletrônicos, tais como computadores e câmeras fotográficas digitais estão viabilizando condições para que o ensino se utilize destas tecnologias, tornando-o mais atraente, dinâmico e investigativo, na medida em que o aluno tenha uma postura mais ativa na construção do seu conhecimento.

A utilização do laboratório de informática é um recurso complementar à realização de experimentos no laboratório de Física, seja através do uso de programas de computadores na simulação de experimentos físicos, ou de câmeras digitais registrando, p. ex., o movimento de um objeto para que depois possa ser analisado. O laboratório de informática pode ser uma boa alternativa para aquelas

escolas que não têm laboratório experimental, ou que quando o possuem, é pouco utilizado, entre outros motivos pela falta de profissional responsável, gerando na maioria das vezes abandono dos seus equipamentos.

Devido ao seu potencial pedagógico e à necessidade de reduzir o insucesso na aprendizagem da Física, o uso de recursos de informática se faz necessário. Eles tornam possível por parte do professor a adoção de diversas estratégias para uso do computador, seja na aquisição de dados, modelização, simulação, realidade virtual e internet. O professor tem ao seu dispor novas possibilidades para ensinar e motivar; o aluno por sua vez conta com uma maior variedade de meios para aprender (Fiolhais; Trindade, 2003). Entretanto deve ser evitada a aplicação de novos recursos tecnológicos com 'velhas' práticas pedagógicas, desatualizadas e desconectadas da realidade.

A utilização de programas de análise de imagens de movimentos, para introduzir ou aprimorar os conceitos de Física abordados em sala de aula, parece ser uma boa estratégia para torná-los mais interessantes e motivadores. O emprego do recurso de análise de imagens mostra com riqueza de detalhes o que seria muito difícil de ser apresentado em uma aula expositiva contando apenas com giz e quadro-negro. A metodologia utilizada para explicar esses assuntos resultou, como descrito adiante, em um trabalho mais participativo, colaborativo.

Descreve-se, neste trabalho, como se deu a introdução de conteúdos de Física na oitava série do Ensino Fundamental, com o emprego do recurso de filmagem de câmeras digitais para registrar movimentos, que após foram analisados com um software apropriado. Com o intuito de motivar os alunos e predispô-los a aprender, procurou-se enfocar o estudo de situações lúdicas como, por exemplo, os movimentos presentes em atividades esportivas e de lazer do seu cotidiano.

Foram propostas atividades para que os alunos investiguem as grandezas físicas associadas aos movimentos. A trajetória do objeto em movimento foi filmada e transformada em um conjunto de dados contendo suas coordenadas cartesianas e o tempo, apresentadas em forma de tabelas. Esses dados serviram, também, de base para a construção de gráficos (posição versus tempo, velocidade versus tempo). Alguns softwares de análise de imagens, inclusive aquele utilizado por nós, têm recursos para ajustamento de funções aos dados experimentais, fornecendo informações sobre as grandezas físicas de interesse.

A observação de imagens, a obtenção de tabelas e gráficos forneceu ao aluno elementos para a análise e a classificação do tipo de movimento observado. Para que isso acontecesse, era necessário fazer a devida relação com os conceitos estudados em sala de aula. Essa relação pode se deu através de uma análise qualitativa ou quantitativa dos vídeos a serem explorados.

## Estudos relacionados e referencial teórico

A seguir, serão apresentadas breves descrições de estudos relacionados ao presente trabalho e da teoria que serviu de embasamento para os seus desenvolvimento e implementação.

É inegável a importância das aulas experimentais para o aprendizado de Ciências, em particular da Física (Gaspar, 2003). Existe uma ampla possibilidade de aplicação de atividades experimentais, que vão desde a verificação de modelos teóricos, em uma abordagem mais tradicional, até modelos de atividades

experimentais em uma visão construtivista de ensino. Mas, independente da metodologia adotada, para que o professor tenha sucesso, é imperativa a escolha dos objetivos que ele deseja alcançar (Araújo; Abib, 2003).

A utilização de computadores como meio de experimentação tem sido cada vez mais freqüente nas escolas. Os avanços das tecnologias e a conseqüente diminuição dos preços têm possibilitado que escolas invistam cada vez mais em equipamentos de informática. Isto muitas vezes provoca uma falta de empenho da parte das escolas no desenvolvimento de bons laboratórios experimentais, pois equipar um laboratório torna-se mais dispendioso tanto do ponto de vista econômico quanto de trabalho dos profissionais que serão responsáveis por ele. Os computadores tornaram-se, portanto, ferramentas de grande potencialidade no ensino da Física.

Segundo Yamamoto e Barbeta (2001), o tratamento de imagens de vídeos possibilita ao estudante coletar e analisar dados de forma rápida e eficiente, além disso, pode capacitar os estudantes a investigar as relações entre os conceitos físicos vistos em sala de aula com vídeos de movimentos obtidos fora dela.

Outra vantagem do uso de programas de análise de imagens apontada na literatura diz respeito à interpretação de gráficos, que, com freqüência, são construídos pelo próprio programa. Estudos têm demonstrado que considerável percentual de alunos interpreta de forma equivocada os gráficos utilizados no estudo, por exemplo, da cinemática. Em gráficos do tipo, e.g ., posição versus tempo o aluno interpreta-o como se fosse a trajetória do objeto (Beichner, 1994). Segundo esse mesmo autor (1996), programas de análise de vídeos ajudam a diminuir as dificuldades no entendimento e na construção de gráficos.

O referencial teórico utilizado no planejamento e desenvolvimento desta proposta didática é a teoria Sócio-construtivista de Vygostky (Moreira, 1999). A opção por tal referencial deve-se a que Vygotsky enfatiza a interação social no processo de aprendizagem. Como ficará evidente adiante, na efetivação da proposta a interação entre os alunos e a interação destes com seus professores foi de capital importância.

## Metodologia de desenvolvimento do material instrucional e contexto de sua aplicação

A experiência didática aconteceu simultaneamente em cinco turmas de oitava série do Ensino Fundamental do Colégio São José de Caxias do Sul, RS, e contou com a participação de 135 alunos, na faixa etária de 13 a 15 anos. Sua aplicação se deu no período de setembro a novembro de 2008, com aproximadamente 10 horas-aula de atividades para cada turma, além do período destinado ao trabalho extraclasse.

A sua realização ocorreu nas dependências do Colégio, particularmente no laboratório de informática. Foi aplicada na disciplina de Ciências. Além do professor que aplicava a proposta, e autor do presente trabalho, a professora regente da disciplina de Ciências atuava como mediadora na totalidade das atividades desenvolvidas, possibilitando, dessa forma, um melhor atendimento aos alunos.

Como a proposta do trabalho era introduzir conteúdos de Física em uma abordagem atrativa e motivadora para alunos desta faixa etária, procurou-se contextualizar o estudo de movimentos de objetos através da análise de situações

da predileção dos alunos, como os movimentos presentes em atividades esportivas e de lazer do seu dia-a-dia.

A escolha recaiu, então, sobre conteúdos de Física relativos a movimentos, com ênfase nas análises gráfica e numérica de grandezas físicas como deslocamento em um intervalo de tempo, velocidade e aceleração, bem como a discussão da trajetória e do referencial escolhido na descrição dos movimentos. No final das atividades e a partir dessas análises, o aluno era capaz de reconhecer e classificar, por exemplo, através de gráficos, diversos tipos de movimentos.

Foram filmados e depois analisados diversos movimentos, entre estes: (i) movimento de uma pessoa caminhando devagar e rapidamente; (ii) movimento de uma pessoa andando de bicicleta; (iii) movimento de uma bola de basquete sendo arremessada; (iv) movimento de uma bola de futebol de salão em chutes forte e fraco.

- O material instrucional desenvolvido nesse trabalho foi apresentado como uma página Web hospedada no sítio do Colégio. Após a sua implementação, esse material teve uma versão em CD-ROM a ser difundida para professores através de um volume da série Hipermídias de Apoio ao Professor de Física 1 , na qual foram disponibilizadas informações relativas à proposta de ensino e orientações para o seu uso, assim como tutoriais que ensinam como utilizar o programa de análise dos vídeos Tracker , os vídeos dos movimentos produzidos pelos alunos e o conjunto de suas análises e endereços onde podem ser obtidos os programas utilizados.

## Implementação da proposta didática

No Quadro 01 apresenta-se o detalhamento das atividades desenvolvidas na efetivação desta experiência didática e de acordo com o cronograma das aulas.

Quadro 01 : Cronograma e detalhamento das atividades desenvolvidas

Na Figura 01 é mostrado um dos slides apresentando a análise feita por um grupo de alunos para o movimento de arremesso de uma bola de basquete.

Figura 01: Análise do movimento de arremesso de uma bola de basquete feita por um grupo de alunos. Os gráficos da posição da bola como função do tempo, gerados com o programa Tracker, são apresentados na parte inferior da figura - à esquerda, a posição na vertical (y) e, à direita, na horizontal (x)

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Na Figura 02 é mostrado o movimento de uma pessoa andando de bicicleta. Este vídeo foi utilizado em aula para apresentação da modelagem do movimento de um objeto através de uma equação matemática, sendo a velocidade média calculada a partir dos dados obtidos com o programa de análise. Com o auxilio da ferramenta 'Construção de modelos' do Tracker foi verificado que a equação horária da posição, obtida dos dados experimentais, conseguia reproduzir com boa precisão o movimento do ciclista como mostrado na figura. Pode-se verificar que as marcas geradas pela modelagem (marcas vermelhas) encontram-se em posições muito próximas das posições reais (marcas pretas).

Figura 02: Imagem que mostra as posições reais (marcas pretas), em iguais intervalos de tempo, do movimento de uma pessoa andando de bicicleta. Também são apresentadas, para os mesmos instantes de tempo, as posições geradas (marcas vermelhas) com a modelagem do programa Tracker

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## Considerações finais

Geralmente o primeiro contato dos estudantes com conteúdos de Física se dá na disciplina de Ciências da oitava série, ou 9º ano, do Ensino Fundamental. É comum esses conteúdos serem introduzidos com um enfoque excessivamente matemático, com a justificativa de uma preparação dos alunos para as disciplinas de Física do Ensino Médio, sem haver a devida preocupação de estimular o gosto por

aprender e sem levar os alunos a perceber que os conceitos de Física são aplicáveis a situações do mundo real.

Esta experiência didática propõe a inserção de conteúdos de Física, na disciplina de Ciências de 8ª série, de modo a torná-los atrativos para alunos desta faixa etária. Com esse objetivo e para tornar as aulas mais interessantes e os alunos mais participativos, procurou-se trabalhar com o estudo de situações lúdicas, como os movimentos presentes em atividades esportivas e de lazer do seu cotidiano.

Os alunos participaram ativamente de todas as etapas do trabalho, desde a sugestão dos temas a serem filmados e analisados, cuja escolha foi feita por eles em sala de aula sob orientação dos dois professores do Colégio envolvidos com as turmas. Os movimentos foram filmados pelos alunos, no pátio e no salão esportivo da escola, utilizando uma câmera fotográfica digital e, posteriormente, investigados no laboratório de informática com um programa de análise de imagens.

- O planejamento e a execução dessa proposta metodológica estão embasados na teoria sócio-interacionista de Lev Vygotsky. A experiência didática foi implementada de forma a levar os alunos a uma participação ativa na construção de novos conhecimentos e ao aprimoramento de outros já assimilados. Com o intuito de incentivar a interação social, os alunos trabalharam em duplas, com os professores atuando como mediadores, em um ambiente favorável à interação social e ao trabalho colaborativo. Sempre que necessário, e ao término das atividades, foram promovidas discussões com toda a turma para o compartilhamento das informações obtidas nos experimentos e em suas análises, visando atuar dentro da zona de desenvolvimento proximal dos alunos.

Como atividade final os alunos responderam um questionário que expressava suas opiniões avaliando as atividades desenvolvidas e verificando o que eles pensavam sobre temas ensinados em Física na disciplina de Ciências. Os alunos mostraram-se bastante receptivos à realização dessa tarefa de avaliação da proposta didática. Apresentam-se, a seguir, algumas de suas opiniões manifestadas no questionário. Na apresentação das respostas foi mantida a grafia do respondente. Na identificação da resposta do aluno é utilizada a notação (A'n', T'm') para indicar o aluno 'n' da turma 'm'.

Questão 2: Por que você acha que estudamos Física na escola? Por causa do Vestibular . (A10, T81); Para servir de base na Faculdade . (A17, T82); Para usarmos no nosso dia-a-dia . (A18, T83); Pois é importante para o futuro, e tudo tem física . (A26, T84); Para entender melhor o mundo a nossa volta . (A16, T85); Pois a física está em tudo e será muito útil no futuro . (A32, T85).

- Questão 4: Qual foi o grau de dificuldade para utilizar o programa? (a) Muita; (b) Média; (c) Pouca; (d) Nenhuma. Questão 5: Durante a análise dos vídeos com o programa ( Tracker ) quais foram as principais dificuldades encontradas?

Nestas duas questões o levantamento das respostas mostrou que o programa Tracker não ofereceu maiores dificuldades quanto ao seu entendimento e sua utilização. As principais dificuldades por eles elencadas foram: critério de escolha para marcar as posições do objeto em movimento; os menus do programa estavam escritos em inglês. Também relataram que as dificuldades com relação ao uso do programa se deram apenas nas primeiras atividades, pois se tratava de um programa com o qual não tinham familiaridade.

Questão 7: Com a realização das atividades e o uso do programa para análise dos vídeos você conseguiu identificar os diferentes tipos de movimento? (a) Sim, foi fácil a identificação dos diferentes tipos de movimento; (b) Auxiliou parcialmente na identificação dos diferentes tipos de movimento; (c) Não conseguiu realizar a identificação dos diferentes tipos de movimento.

A partir das respostas dos alunos a essa pergunta e da verbalização das dificuldades durante a aplicação da proposta, pôde-se constatar que eles tiveram dificuldades para analisar os movimentos bidimensionais.

Questão 9: Você acha que as análises dos vídeos, que foram feitas a partir de situações reais, demonstram que a Física está presente no nosso cotidiano? a) Sim; b) Não. Todos os alunos, exceto um, responderam que achavam que a análise dos vídeos de situações reais demonstra que a Física faz parte do seu cotidiano.

Questão 10: Gostaríamos, agora, que você expressasse sua opinião sobre o trabalho desenvolvido. Que nota, em uma escala de zero a dez, você dá para o conjunto de atividades realizadas nesse estudo dos movimentos onde se fez os filmes e se utilizou o programa Tracker ? A média das notas conferidas pelos 135 alunos para o projeto foi de 7,5 .

Questão 11: Se você quiser fazer alguma consideração adicional sobre as atividades desenvolvidas no projeto escreva no espaço abaixo. Achei o programa Tacker muito complexo. (A22, T81); Adorei as aulas, elas foram bem útil para que eu entendesse melhor os movimentos e tal. (A25, T81); O programa Tracker é muito bom para entendermos velocidade aceleração, mas eu não consegui entender direito os gráficos. (A13, T82); O programa é bem interessante e tenho certeza que ajudará outras pessoas a entenderem melhor a matéria muito bem feito. (A20, T82); Foi mais fácil com o programa ver os movimentos. (Aluno 27, T82); Poderia ter mais vezes. (A19, T83); Achei tudo, muito bom e uma ótima abordagem para aprendermos de um novo jeito, só acho que os vídeos podem ter uma resolução mais alta par podermos marcar com mais precisão. (A3, T84); O projeto foi realmente uma experiência muito interessante para mim, pois se eu aprendesse apenas os conceitos, sem colocar em pratica esqueceria logo e sei que precisarei da física na minha vida. O professor Gilberto está de parabéns, explica muito bem e tem muita paciência. (A7, T84); Acho que deveria ser incluído mais prática no estudo da física como foi a atividade isso ajuda a entender muito melhor o estudo. (A8, T84); Esse projeto apesar de ser meio complexo nos mostrou diversos exemplos de movimentos e de física presentes em nossa vida. (A8, T85); Foi muito bom, sério mesmo pois talvez em sala de aula não teria compreendido tanto como aprendi vendo os gráficos. (A15, T 85); O p rojeto não ajudou em nada. (A 21, T85)

Acredita-se que esta experiência didática promoveu: (i) a motivação, o interesse e a participação ativa dos alunos; (ii) a consciência do fato de que a Física não se resume apenas a um conjunto de expressões matemáticas; (iii) a compreensão de que na Física utilizamos modelos que descrevem com maior ou menor precisão os eventos estudados; (iv) o entendimento de que os eventos físicos podem ser descritos e representados por tabelas e gráficos; (v) a constatação de que situações reais do cotidiano podem ser estudadas experimentalmente e analisadas de forma a serem descritas, aproximadamente, por equações matemáticas, cujos parâmetros são relacionados com as grandezas físicas sob observação.

Embora as atividades propostas tivessem um cunho lúdico, pôde-se perceber que os alunos as encararam com grande dedicação e seriedade. Os resultados identificados pelo professor e de acordo com as manifestações dos alunos, tanto verbais, como escritas e expressas no teste avaliativo, permitem inferir que uma abordagem como a proposta aqui se constitui em uma boa estratégia para tratar conteúdos de Física de forma introdutória para alunos do Ensino Fundamental.

## Referências

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BEICHNER, R. J. Testing student interpretation of kinematics graphs. American Journal of Physics , New York, v. 62, p. 750-762, Aug. 1994.

BEICHNER, R. J. The impact of video motion analysis on kinematics graph interpretation skills. American Journal of Physics , New York, v. 64, p. 1272-1277, Oct. 1996.

FIOLHAIS, C.; TRINDADE, J. Física no computador: o computador como uma ferramenta no ensino e na aprendizagem das ciências físicas. Revista Brasileira de Ensino de Física , São Paulo, v. 25, n. 3, p. 259-272, set. 2003.

GASPAR, A. Experiências de ciências para o ensino fundamental. São Paulo: Ática, 2003. 327p.

MOREIRA, M. A. Teorias de aprendizagem . São Paulo: EPU, 1999. 195p.

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YAMAMOTO, I.; BARBETA, V. B. Desenvolvimento e utilização de um programa de análise de imagens para o estudo de tópicos de mecânica clássica. Revista Brasileira de Ensino de Física , São Paulo, v. 24, n. 2, p. 158-167, jun. 2002.