UTILIZANDO A LINGUAGEM LOGO NA FORMAÇÃO DE LICENCIANDOS EM FÍSICA: UM CASO DE LANÇAMENTO DE PROJÉTEIS

## UTILIZANDO A LINGUAGEM LOGO NA FORMAÇÃO DE LICENCIANDOS EM FÍSICA: UM CASO DE LANÇAMENTO DE PROJÉTEIS

## Thiago Augusto de Souza 1 , Mikael Frank Rezende Junior 2

1 Universidade Federal de Itajubá, thiago.fisica@yahoo.com.br

2 Universidade Federal de Itajubá/Departamento de Física e Química, mikael@unifei.edu.br

## Resumo

A linguagem LOGO surgiu nos anos 60 no Massachusetts Institute of Technology com base na teoria da aprendizagem desenvolvida por Piaget. É uma linguagem que nasceu com objetivos educacionais embasados em uma filosofia construtivista. No ambiente LOGO, o aluno é responsável pela criação de um 'micromundo' com regras definidas por ele próprio. Para criar este 'micromundo', o aluno precisa se comunicar com o computador, e a linguagem utilizada é matemática. Este trabalho teve como objetivo verificar a possibilidade de utilizar a linguagem LOGO enquanto agente auxiliar no ensino de Física. Para isto foi realizada uma atividade junto a disciplina Informática na Educação no curso de licenciatura em Física da Universidade Federal de Itajubá, onde os alunos, futuros professores, utilizaram as ferramentas providas pelo ambiente LOGO para simular um lançamento de projétil. Foram aplicados questionários elaborados de maneira a identificar as principais concepções relacionadas aos conceitos de Força e Movimento antes e após a atividade. Também foram coletadas através de questionário próprio, as opiniões e impressões dos alunos em relação à linguagem e ao ambiente computacional. Com posse dos dados obtidos pelos questionários e pelos programas confeccionados, foi possível evidenciar que a utilização da linguagem LOGO no auxílio à aprendizagem de graduandos em física pode ser promissora, com potencial para sua utilização na educação básica.

Palavras-chave : LOGO, Informática da Educação, lançamento de projétil.

## Introdução

De acordo com as orientações apresentadas nos Parâmetros Curriculares Nacionais: Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN+; Brasil, 2002), o conhecimento de Física no ensino médio ganhou um novo sentido:

- (…) construir uma visão da Física que esteja voltada para a formação de um cidadão contemporâneo, atuante e solidário, com instrumentos para compreender, intervir e participar na realidade. Neste sentido, mesmo os jovens que, após a conclusão do ensino médio não venham a ter mais qualquer contato escolar com o conhecimento em Física, em outras instâncias profissionais ou universitárias, ainda assim terão adquirido a formação necessária para e participar do mundo em que vivem (BRASIL, 2002 p. 1).

No entanto, é possível que apenas uma pequena parcela destes alunos lembre ou saiba utilizar estes conhecimentos durante sua vida fora da escola. Assim,

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um dos desafios da educação contemporânea seria: como propiciar essa formação? Dentre as diversas possibilidades, o computador pode ser um valioso instrumento auxiliar no processo de ensino e aprendizagem. Algumas das possibilidades de uso do computador na educação, em particular no ensino de Física, incluem simulações em Flash, Java Applets, softwares de aquisição de dados, entre outros.

A linguagem LOGO concebida originalmente para ensinar Matemática, também pode ser utilizada para auxiliar o ensino de Física, já que, segundo Pinheiro, Pietrocola e Alves Filho (2005) a matemática é o elemento estruturador das teorias físicas. Assim, há elementos para conjecturar que uma ferramenta computacional criada com o objetivo de tornar a aprendizagem da matemática mais significativa, talvez possa ser igualmente útil para o ensino de Física.

Neste sentido, é necessário que estratégias sejam traçadas para que o conteúdo não se perca através da linguagem utilizada. Um importante passo nesta direção foi a criação da linguagem de programação LOGO, que permite ao aluno uma relação interativa com os conceitos construídos através da própria linguagem.

Este artigo apresenta e discute os resultados de uma atividade envolvendo a linguagem LOGO com licenciandos do curso de Física da Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI), onde durante esta atividade foi apresentada a linguagem aos estudantes através de um pequeno curso, e solicitado que programassem um procedimento em LOGO simulando um movimento de projétil.

## Histórico e filosofia da linguagem LOGO

Segundo Fiolhais e Trindade (2003), desde que os computadores foram introduzidos nas escolas, estes foram usados de diversas maneiras com suporte pelas principais teorias de aprendizagem. Uma das maneiras encontra suporte na teoria Behaviorista. De acordo com Baranauskas:

Historicamente, os primeiros sistemas computacionais para uso no ensino surgiram ainda na década de 60 e faziam parte dessa categoria: são os sistemas Computer Assisted Instruction (CAI), inspirados no método da instrução programada. A instrução programada é um método de ensino surgido na década de 50 e consiste na organização do material a ser ensinado em segmentos logicamente encadeados, chamados 'módulos'. Os módulos são, então, apresentados ao aprendiz, de forma gradual e seqüencial. Dessa maneira, o estudante pode seguir seu próprio ritmo, retornando a módulos anteriores, quando sente necessidade, ou 'espiando' o conteúdo de módulos futuros (BARANAUSKAS, 1999 p 47).

A instrução programada pode ser entendida como um procedimento no qual o conteúdo é dividido em diferentes etapas de complexidade crescente. O aluno recebe um reforço quando acerta uma atividade com a permissão para seguir em frente no exercício. A atividade utiliza uma sequência, onde a etapa seguinte necessita de aprendizados obtidos na etapa anterior. A utilização do computador dessa forma, nada mais era do que a idealização da máquina de ensinar proposta por Skinner.

Entretanto, durante a conferência 'Ten-Year Forecast for Computer and Communication: Implications for Education' realizada em setembro de 1975 nos Estados Unidos, os trabalhos indicavam a existência de uma polêmica entres os autores que defendiam a utilização de CAI como ferramenta auxiliar no ensino e

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aqueles que defendiam uma reforma total do sistema educacional. Uma dessas reformas é a proposta por Papert, um matemático e educador sul-africano, e um dos criadores da linguagem LOGO (VALENTE 1997).

Papert propõe uma maneira de utilização do computador na educação que tem como base a teoria cognitivista, que se baseia nos processos mentais que estão na base do comportamento. O pressuposto de que não há dois alunos psicologicamente iguais, e que essas diferenças não podem ser desconsideradas foi o primeiro passo em direção a uma educação baseada no respeito pela individualidade.

Após conhecer Jean Piaget em Paris, Papert começou a trabalhar com sua equipe, numa linguagem de programação acessível a crianças, tendo resultado na linguagem LOGO. Assim, sua atenção voltou-se para o fato de determinados problemas abstratos e difíceis de captar terem se tornados concretos, transparentes, e manipuláveis.

Entretanto, Papert (1985) discorda de Piaget no que diz respeito às influências dos instrumentos de uma cultura em relação à outra. Para Papert o computador tem efeitos fundamentais no desenvolvimento intelectual da criança, ajudando-os a transpor o obstáculo na passagem do pensamento infantil para o pensamento adulto. O computador poderia mudar os limites entre o concreto e o formal. Conhecimentos, que até então só eram acessíveis através de processos formais, podem então agora serem abordados concretamente.

Piaget e Papert são ambos construtivistas e partilham da opinião que as crianças são construtoras das próprias ferramentas cognitivas bem como de suas realidades exteriores. Ambos definem inteligência como adaptação. Para ambos, o conhecimento e o mundo são construídos e constantemente reconstruídos através da experiência pessoal, em que um ganha existência através da construção do outro. O objeto de estudo tanto de Piaget como de Papert são as modificações pela quais passam as teorias que as crianças criam durante seu desenvolvimento cognitivo.

Piaget descreve como gradualmente as crianças deixam de raciocinar sobre objetos concretos e locais e passam a pensar e manipular mentalmente objetos hipotéticos. Já Papert estava mais interessado na dinâmica deste processo. Papert está mais interessado na maneira como os aprendizes dialogam com suas próprias representações e como esse diálogo facilita a construção de novos conhecimentos (ACKERMANN, 2001).

A construção do conhecimento foi denominada por Papert de 'Construcionismo'. Este termo se refere à construção do conhecimento, quando o aluno constrói um objeto de seu interesse. O construcionismo é uma 'expansão' do construtivismo. O construtivismo de Piaget e Vygotsky indica o meio cultural como fonte de material cognitivo que a criança necessita para a construção do conhecimento. Já para o construcionismo de Papert, se o ambiente da criança for enriquecido com os materiais adequados, estas crianças poderão lidar com conceitos cuja abordagem puramente formal é dificultada. Para o construcionismo a ênfase está na conversa individual dos aprendizes com as suas próprias representações favoritas com os quais pode pensar.

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Podemos identificar então três elementos que compõem as raízes do LOGO: as pesquisas em Inteligência Artificial, a Teoria Cognitiva de Jean Piaget e a visualização de Papert de que era possível criar um ambiente onde o aprendizado de matemática pudesse se dar naturalmente; assim, a linguagem logo se espalhou por todo o mundo, contrapondo-se ao modo com que os computadores, históricamente, estavam sendo utilizados na escola.

- O ambiente LOGO é rico em situações que necessitam de raciocínio espacial. Ao ser solicitado que a criança desenhe um retângulo, por exemplo, ela faz com que a criança reflita sobre o que é um retângulo para que forneça os comandos necessários. Também propicia o desenvolvimento de noções de proporção ao permitir que a criança desenhe retângulos de vários tamanhos. A linguagem permite ainda um nível de abstração maior ao consentir que escrever uma função 'genérica' que desenhe retângulos, onde o tamanho é indicado na chamada da função.

No ambiente LOGO, o aluno pode desenvolver a criatividade, explorar micromundos fora dos limites impostos pelos currículos tradicionais, aprendendo a errar, analisar o erro e fazer dele uma hipótese válida para a busca de novas hipóteses. O papel do professor nessa tarefa é o de colaborador.

Utilizando o LOGO, para que o computador execute determinada tarefa, o aluno precisa realizar uma série de atividades que são de extrema importância na aquisição de novos conhecimentos. Ele precisa, primeiramente, ser capaz de descrever o que pretende que o computador realize em uma linguagem formal e precisa. O computador então executa fielmente o que ele descreveu.

Ao realizar o ciclo de descrição-execução-reflexão-depuração-nova descrição segundo Piaget (1972 apud BALDO, 2005), o aluno constrói suas próprias estruturas cognitivas. Ao incorporar novos elementos às estruturas que já possui, ocorre uma 'assimilação'. Os elementos apropriados podem provocar uma transformação na estrutura do pensamento do aluno, ocorrendo a 'acomodação'.

As ideias de Papert não são apenas sobre computadores na educação, mas o esboço de uma teoria de aprendizagem. Neste sentido, o LOGO não se trata somente de uma linguagem de programação; existe uma filosofia de aprendizagem como suporte teórico. A visão de Papert se situa numa perspectiva interacionista, onde o conhecimento é o produto dessa interação. Aquilo que o aluno aprende por descoberta, através da exploração e da investigação é revestido de um significado especial, que faz com que o aluno retenha melhor o que foi aprendido. Assim, na filosofia LOGO, o erro é um importante fator de aprendizado que oferece oportunidade para que o aluno entenda o que e porque errou ao buscar soluções para contornar este erro.

## Procedimentos metodológicos

Este estudo foi realizado durante as atividades práticas da disciplina Informática na Educação do curso de Licenciatura em Física da UNIFEI no segundo semestre de 2009. Esta disciplina é oferecida regularmente para turmas do sexto período do referido curso, entretanto, os alunos que compuseram nossa pesquisa eram bastante heterogêneos, composto por licenciandos de diversos períodos. Ao

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todo sete cursaram a disciplina, e para efeito desta pesquisa, foi solicitado que eles se identificassem por pseudônimos (tabela 1), o qual foi utilizado durante todas as atividades, descritas a seguir.

Para a execução da atividade foi recomendado que o programa fosse construído utilizando o método numérico de Euler. A utilização de um método numérico teve o propósito de evitar que o aluno utilizasse as equações da Cinemática, levando-o assim a refletir o papel das grandezas envolvidas.

Tabela 1 - Pseudônimos dos graduandos

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Inicialmente, foi apresentada a linguagem de programação LOGO, através de um pequeno curso de quatro semanas, com duração total de aproximadamente 16 horas. Após o curso, os alunos programaram, usando a linguagem LOGO, um problema de movimento de projéteis.

Um questionário (Questionário A), elaborado com base nos testes Force Concept Inventory e Mechanics Baseline Test (HESTENES, 1992a e 1992b) foi aplicado antes do início da atividade com o objetivo de identificar as possíveis concepções dos graduandos sobre os conceitos de Força e Movimento. Após a atividade, outro questionário (Questionário B) semelhante ao primeiro, foi aplicado, o que possibilitou quantificar os resultados da atividade. Um terceiro questionário (Questionário C) também foi aplicado, visando coletar informações sobre as disciplinas cursadas pelos alunos, que poderiam contribuir para a realização da atividade, as dificuldades encontradas pelos alunos e suas opiniões sobre o ambiente LOGO.

Foi também solicitado aos alunos que entregassem o programa confeccionado baseado em LOGO para um possível acompanhamento da evolução dos mesmos durante a atividade de programação.

## Análise dos dados

De acordo com os dados obtidos através do Questionário C, objeto que coletou as opiniões dos alunos, seis dos alunos afirmaram ter tido dificuldade média

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com a linguagem LOGO enquanto um afirmou ter tido muita dificuldade. Em relação à dificuldade com a Física envolvida na atividade, um dos alunos afirmou ter tido muita dificuldade enquanto seis afirmaram ter tido dificuldade média. O aluno que afirmou ter tido muita dificuldade com a Física não foi o mesmo que apontou ter tido muita dificuldade com a linguagem LOGO. Nota-se que o nível de dificuldade apontado pelos alunos com a linguagem, é semelhante à dificuldade com a Física envolvida na atividade.

- O Questionário C mostrou ainda que sete dos alunos afirmaram que a atividade proposta levou-os a repensar algum conceito, no entanto, apenas 43% três consideram ter mudado algum conceito após a atividade. Os alunos apontaram ainda que o LOGO os levou a pensar a Física de uma maneira que nunca tinham feito antes e que foi preciso aprofundar os conceitos físicos muito além do necessário para resolver os tradicionais exercícios encontrados nos livros.

Porém, os alunos afirmaram não ter havido nenhuma espécie de mudança em relação aos conceitos de física envolvidos nas atividades. Os que afirmaram ter mudado algum conceito, justificaram a mesma como uma mudança na maneira de enxergar o problema ou a utilização do computador como instrumento educacional. A totalidade dos alunos acredita ter o domínio dos conceitos físico necessários para a realização da atividade e por isso indicaram não ter ocorrido ganhos conceituais.

Entretanto, a análise dos resultados dos Questionários A e B aplicados antes e após a realização da atividade com LOGO, respectivamente, mostram uma melhora no resultado geral de 35% para 42% na pontuação obtida nos questionários. Os alunos C e E obtiveram uma melhora bastante significativa. O aluno C melhorou a pontuação de 8% para 46% enquanto o aluno E melhorou de 31% para 62% (Gráfico 1). O aluno D (pseudônimo 'Isaac Newton') não compareceu às aulas em que foram realizadas parte das atividades, portanto não foi incluído nos resultados.

Gráfico 1

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Em relação ao uso da linguagem LOGO para ensinar Física na escola básica, seis alunos acreditam ser possível utiliza-la para ensinar Física, enquanto, todos os

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sete dizem que utilizariam a linguagem no ensino de Física de alguma maneira. Os alunos justificaram não acreditar que a linguagem LOGO possa ser usada para ensinar a Física, mas sim como uma atividade complementar, que reforçaria os conceitos aprendidos em sala de aula.

Foi ressaltada ainda a capacidade da LOGO em fazer o estudante refletir sobre o conteúdo específico. Os entrevistados indicaram como condição para o uso da linguagem a preparação antecipada do professor em relação ao ambiente e o domínio de suas funcionalidades. Outros afirmaram não achar possível utilizar o LOGO para ensinar Física, mas somente para aprofundar-se no conteúdo, e que, portanto, usaria o LOGO desta forma. Outra possibilidade levantada foi a de utilizar o LOGO para identificar as principais dificuldades dos alunos com o conteúdo.

## Conclusões

Vários pontos podem ser discutidos sobre a utilização da linguagem LOGO no ensino de Física. O conhecimento antecipado do conteúdo se mostrou um prérequisito importantíssimo para a realização da atividade. Os alunos que já apresentavam um conhecimento melhor estabelecido de mecânica tiveram resultados melhores durante a atividade, podendo testar e confirmar a validade de suas concepções.

Foi possível identificar também, por diversas vezes, a dificuldade dos alunos em representar o mesmo conhecimento de uma maneira diferente. Isto ficou bem evidente durante as aulas de introdução à linguagem. Apesar dos alunos conseguirem escrever com destreza as equações, eles apresentaram dificuldades em representar o mesmo conhecimento através da linguagem LOGO. Provavelmente esta foi a maior dificuldade durante a atividade.

Os testes aplicados também serviram de fonte de estudo sobre as dificuldades em relação a conceitos físicos, já que os estudantes que participaram dessa pesquisa eram alunos de um curso superior, estando já aprovados em disciplinas que envolvem os conceitos aqui estudados. Durante os testes os alunos apresentaram concepções condizentes com a Física pré-Newtoniana. No entanto, durante a realização da atividade com a linguagem LOGO, estas concepções não apareceram. A coexistência de conceitos por vezes antagônicos demanda um estudo mais aprofundado, que está além do escopo deste trabalho. Uma direção para a abordagem do assunto parece ser o contexto no qual o conhecimento é requisitado, pois enquanto os testes apresentavam questões diferentes dos tradicionais exercícios encontrados nos livros-textos, a atividade por sua vez possuía o modelo Newtoniano implícito na própria sugestão do método numérico a ser utilizado.

Os graduandos mostraram também uma tendência a 'copiar' as equações do papel para o computador, ao invés de refletir sobre o significado do equacionamento e procurar traduzir de maneira correta para o ambiente, o que reforça o papel do contexto na utilização do conhecimento.

- O domínio do ambiente computacional é outro ponto importante a considerar, quando se trata de utilizar computadores na educação em ciências. As principais dificuldades dos graduandos, em relação à linguagem LOGO, foram em

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relação à representação de uma grandeza como uma variável computacional e em relação às estruturas de controle, tais como o procedimento 'façaenquanto'. No entanto, alunos que não tinham cursado disciplinas de programação apresentaram o mesmo nível de dificuldade que aqueles que já tinham cursado tal disciplina.

A maioria dos alunos também afirmou ter tido um nível de dificuldade média com a linguagem. Considerando que os respondentes tiveram apenas algumas aulas antes da realização da atividade, o nível de dificuldade apontado por eles é compreensível, e sugere uma ampliação na carga teórica e prática sobre a linguagem de programação.

- O fato dos alunos poderem comunicar-se entre si e da atividade se estender pelo decorrer da semana dificultaram as conclusões sobre a construção individual do programa entregue, pois alguns deles foram entregues de forma idêntica, não ficando claro de que aluno partiu a ideia representada no programa. No entanto, algumas dificuldades foram comuns em relação a todos. A mais comum foi a atribuição do valor positivo tanto para a velocidade inicial como para aceleração da gravidade, desconsiderando o caráter vetorial da força e da velocidade.

No resultado positivo dos testes, os sete graduandos disseram que o ambiente levou a repensar algum conceito. Os mesmos que indicaram ter ocorrido alguma mudança de conceito, o justificaram como uma mudança de conceito em relação ao uso do computador no ensino, e não uma mudança de conceitos relacionados à Física. É interessante notar que mesmo os alunos que tiveram um resultado ruim nos questionários A e B e dificuldade na criação dos programas, acreditam ter pleno domínio dos conceitos físicos relacionados à atividade.

Os alunos apontaram como possível empecilho para o uso na escola básica a falta de domínio da linguagem e o tempo necessário para que o aluno se sinta a vontade com o ambiente. Dentre os que não creditaram a possibilidade de ensinar Física através da linguagem, há aqueles que apontam um possível uso do ambiente para aprofundar conceitos aprendidos do modo tradicional.

Os resultados deste estudo mostram que a utilização da linguagem LOGO no auxílio ao ensino e aprendizagem de Física pode ser promissora, no entanto demanda uma análise prévia do contexto no qual vai ser inserido.

## Referências

ACKERMANN, E. Piaget's Constructivism, Papert's Construcionism: What's the difference? MEDIA LAB - MIT - BOSTON/EUA, 2001. Disponível em: &lt;http://learning.media.mit.edu/content/publications/EA.Piaget%20%20Papert.pdf&gt;. Acesso em: Maio de 2009

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Agradecimentos:

Os autores agradecem à FAPEMIG pelo apoio financeiro à realização e apresentação deste trabalho.

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