A ASTRONOMIA E AS TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NA FORMAÇÃO INICIAL DO PROFESSOR DE CIÊNCIAS DA NATUREZA E MATEMÁTICA

## A ASTRONOMIA E AS TECNOLOGIAS DE INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NA FORMAÇÃO INICIAL DO PROFESSOR DE CIÊNCIAS DA NATUREZA E MATEMÁTICA

## Josué Antunes de Macêdo 1, 2 , Marcos Rincon Voelzke 3

1 Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Norte de Minas Gerais IFNMG/josue.macedo@ifnmg.edu.br

## Resumo

Este trabalho apresenta resultados parciais de uma pesquisa de doutorado, que tem como objetivo apontar as potencialidades da utilização de Ferramentas Significativas no Ensino de Astronomia para alunos dos cursos de Licenciatura do Instituto Federal do Norte de Minas Gerais, Campus Januária. A amostra foi composta por cinqüenta e três alunos dos cursos de Física, Matemática e Biologia. A metodologia baseou-se na aplicação de questionário de conhecimentos prévios, visando levantar o perfil do educando, em relação às concepções sobre as Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) e às concepções sobre temas relacionados à Astronomia. A análise do questionário permitiu a condução de um trabalho que consistiu na elaboração e implantação de um Curso de Aperfeiçoamento em Astronomia, que está em andamento, na modalidade semipresencial, desenvolvido em doze semanas no Ambiente Virtual de Aprendizagem Moodle, com uma carga horária de cem horas e oito encontros presenciais, envolvendo vários temas de Astronomia. Os resultados iniciais apontam que a maioria acha viável a utilização de recursos que envolvem as TIC no ensino de Astronomia. Quanto às concepções iniciais sobre Astronomia o resultado é alarmante, causado possivelmente pela renegação dessa ciência no Ensino Básico.

Palavras-chave : Ensino de Astronomia. Formação de professores. Concepções alternativas. Ferramentas significativas. Tecnologias de informação e comunicação.

## I - Introdução

A Astronomia é considerada a mais antiga dentre todas as ciências, sendo que desde os primórdios da humanidade, já houve interesse em observar o céu, compreender os fenômenos naturais e desvendar os mistérios do universo. Inicialmente preocupou-se em compreender o dia e a noite, a variação de temperatura e clima, o deslocamento do Sol em relação ao horizonte. Com certeza estes e outros fenômenos como as fases da Lua, o aparecimento de cometas no céu e os eclipses intrigaram o homem pré-histórico. 'O desconhecimento da verdadeira natureza dos astros deve ter produzido no homem primitivo um sentimento misto de curiosidade, admiração e temor, levando-o a acreditar na natureza divina dos corpos celestes' (FARIA, 2007, p. 13). Para muitos povos do passado, os astros eram tidos como deuses que poderiam influenciar a vida sobre a Terra.

É fato consumado que ainda hoje, apesar do enorme conhecimento que a humanidade possui, se entende pouco do mundo que nos cerca. Com a Astronomia

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não poderia ser diferente. Ridpath (2007) confirma essa tese ao afirmar que do estudo dos menores átomos do Sistema Solar às mais distantes galáxias, a Astronomia é uma ciência que não conhece limites. De onde vem a espécie humana? Como poderia haver vida somente no planeta Terra? São algumas das perguntas que a Astronomia procura responder.

## II - O ensino de Astronomia e a formação de professores

A Astronomia é parte integrante do currículo de ciências de diversos países, pois desperta grande interesse nos jovens. No Brasil não é diferente e está presente nas propostas curriculares dos vários estados brasileiros, nos Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Fundamental (Terra e Universo) (BRASIL, 1998), nos Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio (BRASIL, 1999) e nos PCN+ do Ensino Médio (Universo, Terra e Vida) (BRASIL, 2006a). No entanto, há vários problemas a serem superados, pois os professores da educação básica, em sua maioria não tiveram contato com o tema em sua formação inicial e continuada e vários destes utilizam termos inadequados e concebem o universo e seus constituintes de forma equivocada, fora da realidade e utilizando modelos que não são aceitos pela comunidade científica, conforme aborda vários estudos (AROCA; SILVA, 2011; FARIA; VOELZKE, 2008; GONZAGA; VOELZKE, 2011; LANGHI, 2009; LEITE, 2006; PUZZO, 2005).

Este fato se agrava, pois segundo Lima (2006), quando o professor não domina o conteúdo a ser ministrado, fatalmente não realizará uma transposição didática adequada, passando a ser mero transmissor do conhecimento, ou simplesmente seguidor dos livros didáticos. Esta tese é confirmada por Leite e Hosoume (2007), ao afirmarem que o conhecimento dos docentes é insuficiente em Astronomia, sendo que os mesmos se apegam aos conhecimentos fragmentados dos livros didáticos e estes não explicam adequadamente vários fenômenos presentes no estudo da Astronomia.

De acordo com Langhi (2009), pouco ou quase nada de Astronomia é ensinado nas escolas, causado principalmente pela má formação inicial dos professores. Vários estudos apontam neste sentido (LIMA; MAUÉS, 2006; PINTO, FONSECA; VIANA, 2007, PUZZO, 2005).

A situação crítica pelo qual passa o ensino de Astronomia é preocupante, e causada principalmente pela má formação inicial e continuada dos professores. Com o objetivo de contribuir para a melhoria do ensino de ciências, principalmente com temas relacionados ao ensino de Astronomia, este trabalho apresenta resultados parciais de uma pesquisa que está em andamento, no Instituto Federal do Norte de Minas Gerais, Campus Januária. O resultado dessa pesquisa serviu como base para a elaboração e implantação de um curso de extensão que está em andamento, e será descrito na próxima seção e visa suprir as deficiências dos futuros professores apontadas nas pesquisas citadas anteriormente.

## III - O curso

- O curso tem como objetivo preparar os acadêmicos das licenciaturas de Física, Matemática e Biologia do Campus Januária para trabalhar com temas relacionados ao Ensino de Astronomia na Educação Básica, por meio do desenvolvimento de novas estratégias e metodologias interdisciplinares que utilizam

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as tecnologias de informação e comunicação (TIC), atividades práticas e várias ferramentas de interação, com o objetivo de relacionar o Ensino de Astronomia com outras áreas do ensino de Ciências.

- O Curso de Aperfeiçoamento em Astronomia, oferecido na modalidade semipresencial, com apoio do Ambiente Virtual de Aprendizagem (AVA) Moodle , desenvolve-se em doze semanas, com uma carga horária total de cem horas. O curso prevê que o aluno se dedique, semanalmente no mínimo, sete horas para as atividades do AVA. Os encontros presenciais ocorrem quinzenalmente, e são oito, com duração de duas horas cada.

Para a elaboração do curso, optou-se por escolher conteúdos baseados no desenvolvimento de competências e habilidades descritas nos Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Fundamental (Terra e Universo) (BRASIL, 1998), nos Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Médio (BRASIL, 1999) e nos PCN+ do Ensino Médio (Universo, Terra e Vida) (BRASIL, 2006a) e na Proposta Curricular - Conteúdos Básicos Comuns (CBC) do Ensino Fundamental e Médio do Estado de Minas Gerais (MINAS GERAIS, 2007)

Os conteúdos abordados no curso são:

- - Eventos astronômicos básicos (dia-noite, estações do ano, fases da Lua, etc.);
- - Conceitos elementares de Astronomia de posição;
- - Modelos cosmológicos;
- - Referenciais e sistemas referenciais;
- - Conceitos em geofísica (características e métodos de estudo do planeta Terra);
- - Sistema Solar e sua formação;
- - Óptica em Astronomia: propriedades da luz, espectros de emissão e absorção da luz;
- - Características e métodos de estudo das estrelas;
- - Características e métodos de estudo do Sol;
- - Evolução estelar;
- - Características da Via Láctea.
- - Galáxias.

Os conteúdos são abordados na forma de aulas semanais no AVA. Cada semana compõe-se de um roteiro, textos de aprofundamento, vídeoaulas, fóruns onde ocorrem as discussões entre professor e alunos e entre os alunos, atividades, simulações, maquetes e links a outros sites externos. O curso permite troca de experiência entre os participantes e uma aprendizagem colaborativa através dos fóruns de discussão no AVA e nas atividades práticas realizadas nos encontros presenciais.

Macêdo (2009) ressalta que os professores, constantemente enfrentam vários problemas ao tentar explicar para seus alunos fenômenos abstratos e complicados. As simulações possibilitam aos alunos observar em alguns minutos a evolução temporal de um fenômeno que levaria horas, dias, meses ou anos em tempo real, além de permitir ao estudante repetir a observação sempre que o desejar.

## IV - Metodologia, resultados e discussões

Com o intuito de verificar o nível de conhecimento dos alunos das licenciaturas do Instituto Federal do Norte de Minas Gerais, campus Januária, em

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relação à Astronomia e assim subsidiar a elaboração e implantação de um curso de extensão que está em andamento, aplicou-se um questionário a cinquenta e três alunos dos cursos de Física, Matemática, e Biologia. Assim como ocorre em diversas instituições, os projetos pedagógicos dos cursos (PPC) citados anteriormente não contemplam o conteúdo de Astronomia em nenhum período, nem como disciplina obrigatória, ou facultativa, nem dentro de outras disciplinas, o que gera uma lacuna para os discentes, que são professores em formação. Após concluírem o curso e ao iniciarem a docência, se deparam com conteúdos no qual não estão preparados para lecionar. Apenas o PPC do curso de Física consta uma disciplina denominada Prática pedagógica VI- Laboratório de Recursos Didáticos Ensino de Óptica e Astronomia, que trata superficialmente temas de Astronomia.

## 1 - Metodologia

A pesquisa em questão tem uma abordagem quantitativa, que de acordo com Santos:

[...] busca-se analisar o comportamento das variáveis individualmente ou na sua relação de associação ou de dependência com outras varáveis (quando há causalidade). São elaborados diversos gráficos ou tabelas de frequências univariadas (uma variável), com cruzamentos de duas variáveis (bivariadas) ou mais (multivariadas), no intuito de identificar características ou fatores explicativos dos fenômenos em estudo. Os dados podem apresentar diferentes níveis de mediação, possibilitando trabalhar com estatísticas descritivas ou inferenciais, com probabilidades, proporções ou correlações entre variáveis. (SANTOS, 2009, p. 126)

Como instrumento de coleta de dados, aplicou-se um questionário inicial com vinte e cinco questões, dividido em quatro partes, sendo a primeira parte com o objetivo de levantar o perfil, a segunda com questões relacionadas às TIC, a terceira com o objetivo de identificar o conhecimento do aluno sobre o tema Astronomia e a quarta e última parte as questões dizem respeito às concepções sobre alguns conceitos relacionados à Astronomia.

A amostra foi constituída de cinquenta e três alunos dos diversos períodos das licenciaturas do IFNMG, sendo quinze de Matemática, dezoito de Biologia e vinte de Física.

## 2 - Análise dos dados

## 2.1 - Concepção dos alunos em relação às TIC

Para verificar as concepções dos alunos em relação às TIC, aplicou-se um questionário com várias perguntas, abordando os principais temas relacionados à área.

Quando perguntado aos alunos quais recursos tecnológicos eles mais utiliza no seu dia-a-dia, a grande maioria (71,7 %) afirmou que utiliza o computador ou celular para acessar e-mails e/ou pesquisas em geral na internet , o que confirma a tendência atual, onde cada vez mais a internet está se popularizando e a utilização dos dispositivos móveis está mais acessível. Hoje é fácil constatar que a humanidade passa por uma efervescência tecnológica nunca vista até o presente momento, com presença marcante de computadores pessoais, celulares e internet . A informação e a comunicação têm alcançado um plano fundamental na vida dos

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indivíduos (BRASIL, 2006b). Uma conseqüência disso é a familiaridade das pessoas, principalmente os jovens, com a utilização do computador em diversos ambientes e lugares.

Quanto ao uso das TIC na prática docente, 49,0% acham que o uso da internet para pesquisas acadêmicas poderá contribuir no processo de ensinoaprendizagem. Já 18,9% dizem que o computador como o data show são relevantes para a prática docente, outros 18,9% concordam que o uso de software educativo é importante e o restante, correspondendo a 13,2%, afirmam que editores de textos e planilhas eletrônicas poderão ser utilizados no processo de ensino-aprendizagem.

Os jovens têm acesso cada vez mais às informações e o professor deve saber lidar com isso e utilizar os recursos tecnológicos disponíveis na melhoria do ensino, colaborando assim com a aprendizagem.

Na atualidade, um dos recursos utilizados para tornar o ensino de Física, a partir da modelagem matemática, algo mais atrativo tem sido o uso de recursos computacionais envolvendo manipulação simbólica com base nos fundamentos da informática educativa (MACÊDO; DICKMAN, 2009).

## 2.2 - Concepção dos alunos em relação à Astronomia

A análise das questões relacionadas à Astronomia confirma trabalhos realizados por diversos pesquisadores (AROCA; SILVA, 2011; FARIA; VOELZKE, 2008; GONZAGA; VOELZKE, 2011; LANGHI, 2009; LEITE, 2006; PUZZO, 2005), onde o conhecimento dos alunos está aquém do necessário, o que pode ser causado pela renegação do ensino dessa área na educação básica. Os alunos ao chegarem ao ensino superior, estão mal preparados e não recebem formação adequada durante a graduação. O resultado de tudo isso é que ao iniciar a docência tendem a repetir a mesma formação que receberam, ou seja, os conteúdos relacionados à Astronomia serão novamente deixados em segundo plano.

A título de exemplo, utilizam-se neste trabalho algumas questões que constam no questionário inicial aplicado aos alunos e os respectivos resultados.

A primeira questão está relacionada aos pontos cardeais: ' O Sol sempre nasce no Ponto Cardeal Leste e sempre se põe no Ponto Cardeal Oeste ', sendo que 81,1% consideram esta afirmativa verdadeira, conforme mostra o Gráfico 1, o que demonstra falta de conhecimento sobre o movimento aparente do Sol, pois na verdade este fato acontece somente duas vezes no ano, nos equinócios de março (20 ou 21) e de setembro (22 ou 23). (LANGHI; NARDI, 2007). Nos demais dias o Sol nasce em pontos diferentes, causado pelo movimento de rotação da Terra em torno de seu próprio eixo.

Gráfico 1 : Sol sempre nasce no Ponto Cardeal Leste e sempre se põe no Ponto Cardeal Oeste. Fonte: dados da pesquisa

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Outra questão, agora relacionada às estações do ano: ' Por que, em sua hipótese, ocorrem as estações do ano? ', teve resultado alarmante, conforme mostrado no Gráfico 2.

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- a) porque a órbita da Terra é elíptica e a Terra se aproxima e se afasta do Sol (periélio - afélio);
- b) porque o eixo de rotação da Terra é perpendicular ao plano de sua órbita e muda de direção e sentido conforme ela gira em torno do Sol;
- porque o eixo de rotação da Terra é inclinado e sempre aponta para uma mesma direção no espaço conforme ela gira em torno do Sol;
- d) porque a Terra gira em torno do seu eixo, fazendo com que algumas regiões fiquem com menos sol e eventualmente até no escuro;

e)

Branco/Nulo.

Gráfico 2: Relação entre as estações do ano e órbita elíptica da Terra. Fonte: dados da pesquisa.

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A grande maioria (44,2%) considera que a causa das estações do ano é a órbita da Terra em torno do Sol, representado pela alternativa (a), o que é um equívoco, pois a órbita da Terra é praticamente circular e a diferença de incidência dos raios solares, quando ela está mais próxima do Sol ou mais afastada é desprezível, não sendo, portanto responsável pela causa das estações do ano. Apenas 13,5% acertaram essa questão (alternativa b), pois as estações do ano são causadas pela inclinação do eixo da Terra, que é de aproximadamente 23,5º em relação à perpendicular ao plano de sua órbita e sempre aponta para uma mesma direção, combinado com o seu movimento de translação. (LANGHI; NARDI, 2007)

Os erros apresentados podem ser causados pela dificuldade que as pessoas possuem de ter uma visão espacial dos fenômenos, tais como dia e noite, fases da Lua, eclipses, estações do ano, face oculta da Lua. Pois de acordo com Leite e Hosoume (2009), o entendimento adequado desses fenômenos prescinde de um conhecimento espacial tanto da forma dos astros envolvidos quanto da dinâmica de seus movimentos e abstração dos astros em diferentes referenciais.

A terceira e última questão tomada a título de exemplo neste trabalho está relacionada à orbita da Terra: ' Qual dessas figuras seria mais representativa da órbita da Terra ?' (Figura 1). O resultado é mostrado no Gráfico 3.

Figura 1: Órbitas elípticas de várias excentricidades, com o Sol representado no foco. Qual delas melhor representa a órbita da Terra? Fonte: dados da pesquisa.

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Gráfico 3: Concepção dos alunos em relação à órbita da Terra. Fonte: dados da pesquisa.

Observe no Gráfico 3 que a maioria, representado por 35,8% afirma que a órbita da Terra é melhor representada pela elipse 'd'. Apenas 11,3% dos pesquisados deu a resposta correta, que é a elipse 'a'. Isso mostra claramente, total desconhecimento da excentricidade da órbita da Terra, que sendo igual a 0,0167 é praticamente nula, portanto mais próxima de uma circunferência. (MOURÃO, 2002)

## V - Conclusão

A análise a priori do resultado dessa pesquisa aponta que os discentes possuem pouco ou nenhum conhecimento relacionado a temas de Astronomia, o

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que é complicado pelo fato dos cursos frequentados pelos mesmos não contemplarem de forma adequada, assuntos relativos ao tema.

Apesar de estar presente nos Parâmetros Curriculares Nacionais do Ensino Fundamental (Terra e Universo) e no PCN+ do Ensino Médio (Universo Terra e Vida) e nas propostas dos vários estados brasileiros e nos livros didáticos, o ensino de Astronomia na maioria das vezes é apresentado como algo estanque dentro de algumas disciplinas e pouca atenção é dedicada a esse assunto. Isso pode ser percebido pelo baixo interesse e pela falta de conhecimento dos temas de Astronomia que fazem parte do cotidiano.

A situação apresentada leva a crer que os alunos das licenciaturas em estudo estão sendo mal preparados para lecionar Astronomia na Educação Básica. Para suprir essa deficiência o Curso de Aperfeiçoamento em Astronomia que está em andamento, trabalha os temas necessários e previstos na proposta curricular do Estado de Minas Gerais e nos Parâmetros Curriculares Nacionais.

Percebe-se no decorrer do curso, grande participação dos alunos, expondo suas dúvidas e ideias, com um diálogo participativo, proporcionando uma construção do conhecimento colaborativamente.

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