ELABORAÇÃO DE UMA UNIDADE DE ENSINO SOBRE ELETRODINÂMICA COM ENFOQUE INVESTIGATIVO

## ELABORAÇÃO DE UMA UNIDADE DE ENSINO SOBRE ELETRODINÂMICA COM ENFOQUE INVESTIGATIVO

## Domingos Rodrigues Souza Junior 1 , Geide Rosa Coelho 2

1 UFES/CCE/PPGEnFis, junior.cef@uol.com.br

2 UFES/CE/PPGEnFis, geidecoelho@gmail.com

## Resumo

Nesse artigo, apresentaremos a proposta de desenvolvimento de um material instrucional que será utilizado em uma pesquisa educacional cujo foco é investigar a aprendizagem de conceitos científicos escolares. Nesse texto, descreveremos os aspectos que serão utilizados durante sua aplicação, e ainda apresentaremos um exemplo de atividade. A Unidade de Ensino com foco investigativo consistirá de material instrucional, caderno de atividades e de ferramentas educacionais de apoio: animações, applets e softwares. A proposta visa tornar o ensino e a aprendizagem da disciplina de Física mais eficientes, utilizando-se de metodologias e recursos educacionais de forma a despertar o interesse dos estudantes pelo conhecimento e proporcionar aprendizagens significativas - a mesma defendida por Ausubel. Apresentaremos uma proposta de atividade do tipo PIE 1 numa perspectiva investigativa. Acreditamos que o material desenvolvido proporcionará um bom ambiente para as várias aprendizagens: tanto de conceitos, como aquelas que se referem a procedimentos e a outras ligadas a atitudes.

Palavras-chave : Ensino de Física, atividades investigativas, eletrodinâmica.

## Introdução

Nesse artigo, apresentaremos a proposta de desenvolvimento de um material instrucional que será utilizado em uma pesquisa educacional cujo foco é investigar a aprendizagem de conceitos científicos escolares. Nesse texto, descreveremos os aspectos metodológicos que serão utilizados durante sua aplicação, e ainda, apresentaremos uma proposta de atividade.

A pesquisa em desenvolvimento tem como foco investigar a aprendizagem dos conceitos no domínio da Eletrodinâmica. A ideia é estabelecer um método que proporcionará aos estudantes a construção de um conhecimento formal, exigindo dos mesmos, que saiam das zonas de conforto como receptores passivos e passem a desenvolver papéis ativos nas realizações das atividades. Nesse sentido, elaboramos um material instrucional de Eletrodinâmica que privilegia as atividades centradas nos estudantes com foco investigativo, preocupando-se em utilizar uma linguagem que favorecesse a compreensão dos novos conceitos e relacionando-os com aqueles já concebidos pelos alunos.

- O desenvolvimento do material procurou contemplar abordagens de conteúdos e metodologias diferenciadas, indo de aula expositiva e interativa utilizando-se de ferramentas educacionais (applet, animações e softwares) até a utilização de experimentos reais, de trabalhos em grupos às atividades individualizadas, oportunizando ao estudante a autonomia no exercício do

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20 a 25 de janeiro de 2013

aprendizado. Nesse artigo, o foco está na elaboração da Unidade, descrevendo aspectos metodológicos que serão utilizados durante sua aplicação, e ainda, apresentaremos uma proposta de atividade. Não serão apresentados resultados, pois a mesma ainda está em andamento.

## Objetivos

- O objetivo principal de nossa pesquisa é verificar os efeitos da Unidade de Ensino com atividades investigativas sobre a aprendizagem dos estudantes do Ensino Médio em Eletrodinâmica. A intenção é identificar de forma sistemática se os ambientes de aprendizagem projetados conseguem promover aprendizagens significativas. Entendendo por aprendizagens significativas àquela concebida por Ausubel que uma nova informação, para ser aprendida, deve relacionar com um aspecto relevante da estrutura de conhecimento existente do indivíduo. Segundo Ausubel, só haverá aprendizagem significativa se o aluno mostrar disposição em aprender e quando o conteúdo escolar a ser aprendido for potencialmente significativo.

Acreditamos que tais abordagens tornam as aulas de física mais eficiente, produtivas e atraentes despertando nos alunos o interesse, o que potencializa o aprendizado.

## A pesquisa

- O desenvolvimento da pesquisa tem por interesse a construção de um conhecimento mais formal, procurando revelar os processos e mecanismos ao entendimento da Eletrodinâmica. A justificativa do tema é o seu destaque nos PCNs 'Parâmetros Curriculares Nacionais' (Brasil, 1998) e no PCN+ lançado em 2002 que sinalizam sua importância para os estudantes da educação básica.

No caso dos PCNs do Ensino Médio, a eletricidade deve ser trabalhado em um dos temas estruturadores do ensino da Física, denominado 'equipamentos elétricos e as telecomunicações'. Os parâmetros sugerem que o estudo da eletricidade deverá centra-se em conceitos e modelos da eletrodinâmica e do eletromagnetismo. Dimensionar circuitos elétricos simples para sua utilização, compreender o significado das redes 110 V e 220 V, analisar o funcionamento das instalações elétricas, dimensionar o custo do consumo de energia elétrica em uma residência, conhecer os sistemas que geram energia (pilhas, baterias, geradores), são exemplos de conteúdos e habilidades previstos nos parâmetros que se desenvolvam nos estudantes.

- O modo tradicional de ensino deve ser repensado (Carvalho e Gil-Pérez, 1993). Não se pode mais pensar um ensino de física voltado para a transmissão de conhecimentos sem a preocupação com o significado atribuído pelo aprendiz ao conhecimento adquirido. Carvalho (2009), afirma que o conteúdo curricular ganhou novas dimensões ao antigo entendimento do conceito de conteúdo. Passa incluir, além da dimensão conceitual, as dimensões procedimentais e atitudinais. Ou seja, essa mudança de paradigma requer que construamos novas formas de ensinar, que leve em consideração conteúdos de conceitos (datas, símbolos, acontecimentos, atividades ligadas à memorização), de procedimentos (técnica, métodos, habilidades, apresentações) e de atitudes (respeito, cordialidade, disciplina).

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Nesse exercício de repensar o ensino tradicional que desenvolvemos uma Unidade de Ensino em uma abordagem investigativa. Em uma atividade com foco no ensino por investigação, todo e qualquer processo de ensino deve ser centrado nos estudantes. Segundo Moreira (1983), a resolução de problemas que leva a uma investigação deve estar fundamentada na ação dos estudantes. Investigação e Compreensão são competências básicas do PCN que são sugeridas que se desenvolvam nos estudantes para a aquisição de habilidades como ' construir e investigar situações-problema, utilizar modelos físicos, prever, avaliar, analisar previsões ' (Brasil, 1998).

Acreditamos que o ensino numa abordagem investigativa promoverá no estudante um melhor entendimento dos conceitos físicos, principalmente em se tratando daqueles cujo grau de abstração é elevado. As atividades propostas na Unidade de Ensino serão desenvolvidas de modo a promover nos estudantes atitudes de: curiosidade, vontade de experimentar, duvidar de uma resposta e confrontar resultados. Com isso, romperemos com a abordagem tradicional de ensino de física 'onde tem-se realizado frequentemente mediante a apresentação de conceitos, leis e fórmulas, de forma desarticulada, distanciados do mundo vivido pelos alunos e professores e não só, mas também por isso, vazios de significado' (Brasil, 1998).

## A Unidade de Ensino

Segundo Zabala (2009), uma unidade de ensino é um conjunto de atividades, estruturadas e articuladas para a consecução de um objetivo educativo em relação a um conteúdo concreto. Ainda segundo o autor, a Unidade será:

"constituída por um processo de ensino/aprendizagem, o qual o autor comporta a necessidade de identificar os principais componentes da mesma: o conteúdo da aprendizagem e o correspondente objetivo educativo, o papel atribuído ao professor e ao aluno, os materiais curriculares e seus usos, bem como os meios, momentos e critérios para a avaliação' (p.179).

A preocupação foi em desenvolver um material que pudesse modificar os hábitos escolares, e romper com as rotinas porque as mudanças educacionais ' estão sendo acompanhadas por um novo vocabulário, que inclui conceitos como contextualização, interdisciplinaridade, competências e habilidades ' (KAWAMURA; HOSOUME, 2003) - o que exige outras formas de abordagens no ato de ensinar.

## Segundo Carvalho (2009) é necessário que os:

'professores saibam construir atividades inovadoras que levem os alunos a evoluírem, em seus conceitos, habilidades e atitudes, mas é preciso também que eles saibam dirigir os trabalhos dos alunos para que estes realmente alcancem os objetivos propostos. O saber fazer nesses casos é, muitas vezes, em mais difícil do que o fazer (planejar a atividade) e merece todo um trabalho de assistência e de analise crítica dessas aulas.' (p.9).

A Unidade será constituída por:

## · Material Instrucional dos Estudantes

O material instrucional em desenvolvimento será produzido de materiais amplamente divulgados no meio acadêmico, e ainda, de outros preparados especialmente para atender aos novos tempos à prática do Ensino Médio nas escolas. O texto de apoio terá foco conceitual. Procuraremos utilizar uma linguagem

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simples procurando ao máximo contextualizar o assunto abordado ao cotidiano do aluno mostrando a importância dos estudos da Física para a sociedade.

## · Caderno de Atividades

As atividades serão concebidas para promover o engajamento cognitivo e a interatividade dos estudantes entre si. Elas serão apresentadas de acordo com o objetivo de ensino. Haverá atividades de interpretações de textos, outras que envolvem atividades com experimentos reais, e ainda, atividades práticas com simulações. As atividades investigativas serão na perspectiva de laboratórios abertos e questões abertas:

- [...] Uma atividade de laboratório aberto, como as outras atividades de ensino por investigação, a solução de uma questão, que no caso será respondida por uma experiência.
- [...] Chamamos de questões abertas aquelas em que procuramos propor para os alunos fatos relacionados a seu dia-a-dia e cuja explicação estivesse ligada ao conceito discutido e construído nas aulas anteriores. (AZEVEDO, 2003).

Para reforçar os aspectos investigativos das atividades, utilizaremos a metodologia PIE - Predizer, Interagir e Explicar - do mesmo método proposto por Dorneles & Araujo (2012), onde os estudantes, na realização das atividades:

- a) São convidados a Predizer o que acontecerá; levantar hipóteses acerca do problema, questionar, dialogar com o colega do grupo, recolher evidências, discutir e desenvolver respostas próprias - sem que eles tenham acessos aos recursos computacionais e experimentais.
- b) A seguir, eles devem Interagir -aqui eles deverão: medir, calcular, comparar resultados, avaliar o que realmente ocorre utilizando as ferramentas educacionais apresentadas na atividade. Nessa etapa, os alunos experimentam o problema. Colocam em prática as teorias até então estudadas. Ocorrerá também a mudança cognitiva em resposta àquilo em que ele havia pensado, e que agora experimentou.
- c) Por fim, deverão Explicar seus resultados e compará-los se há ou não divergências nas respostas obtidas.

## · Ferramentas Educacionais de Apoio

A utilização de recursos tecnológicos é um fator de motivação para o estudo da Eletrodinâmica. Essas ferramentas consistem de experimentos, software, applets e animações que auxiliam no aprendizado.

- A figura 01 mostra o esquema do aplicativo 'Edison 4.0' utilizado para 2 simular experimentos de eletricidade envolvendo geradores de diferentes voltagens, resistores, capacitores e medidores elétricos, e ainda, testar as teorias estudadas referentes a circuitos elétricos com associações em série e em paralelo, tanto de resistores como de geradores e capacitores, e ainda, verificar a ocorrência de curtocircuito e discutir suas causas.

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Figura 01: Principais elementos de circuitos elétricos.

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A figura 02 mostra um exemplo de applet que será utilizado para simular circuitos elétricos com associações em série e em paralelo. Ele foi acessado no site http://phet.colorado.edu/pt\_BR/simulation/circuit-construction-kit-dc. A grande vantagem da utilização desses recursos (applets, software e animações) é que podemos simular uma variedade de experimentos que não conseguiríamos demonstrar experimentalmente devido à falta de equipamentos no laboratório escolar.

Figura 02: Exemplo de um applet mostrando um circuito com lâmpadas.

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Na vivência das escolas, as atividades experimentais são poucos frequentes (Gonçalves; Galiazzi, 2004). Os experimentos reais possibilitam 'obter imagens de um fenômeno ainda não observado, aprender estratégias para lidar com os erros e

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incertezas inerentes ao processo de medição, procurar evidências de alguma relação entre grandezas envolvidas na situação' (BORGES, 2002). Essas abordagens experimentais auxiliam os estudantes a perceberem a diferença entre um circuito elétrico real e um circuito elétrico virtual em relação às grandezas apresentadas teoricamente e, que nem sempre os resultados obtidos utilizando modelos de circuitos ideais coincidem com a realidade.

## Exemplo de uma atividade do tipo PIE

Trazemos nesse artigo um exemplo de atividade tipo PIE que será utilizado na pesquisa. Ela foi montada de modo a levar o estudante a investigar uma solução própria para o problema antes de qualquer intervenção com professor ou com a ferramenta educacional. A figura 03 mostra uma atividade de simulação utilizando o software Edison 4.0.

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Figura 03: Exemplo de Atividade do tipo PIE.

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As etapas para a aplicação da atividade serão:

- · O problema será apresentado ao estudante e o próprio deverá predizer suas possíveis soluções, ou seja, fazer previsões (levantar hipóteses) e explicar o raciocínio utilizado nas previsões. Nesse momento os estudantes são convidados a resolver as atividades utilizando os conhecimentos prévios sobre o assunto ou aqueles adquiridos em sala de aula.
- · Depois de resolvidos os itens a e b da atividade proposta, os alunos deverão interagir com aplicativo Edison 4.0 para verificar se os resultados obtidos estão de acordo com aqueles apresentados anteriormente. Essa interação com o ambiente de aprendizagem é importante para o estudante porque é nesse momento que eles experimentam o problema e colocam em prática os conteúdos físicos estudados. Medir, calcular e comparar os resultados são eventos que ocorrem nesse processo.
- · Na última etapa os estudantes deverão explicar os fenômenos físicos apresentados no problema. Depois de ter feito a previsão dos resultados e a interação com a ferramenta educacional e, após a comparação com os resultados obtidos, os estudantes já podem 'tirar conclusões' da solução do problema.

## Considerações Finais

A pesquisa em questão, ainda em andamento, será aplicada no próximo ano. Por enquanto, trabalhamos no desenvolvimento do material instrucional. A avaliação dessa Unidade de Ensino, composta de material instrucional do estudante, ferramentas de apoio educacional e caderno com atividades do tipo PIE, levando em consideração a aprendizagem de conceitos será o produto da pesquisa do mestrado.

Nesse artigo, descrevemos como está sendo elaborado o material instrucional e, ainda, discutimos os ambientes de aprendizagens que, em tese, possibilitam potencialmente o entendimento de assuntos relacionados à Eletrodinâmica. A expectativa em relação ao desenvolvimento dessa Unidade de Ensino e sua aplicação em sala de aula é a de despertar o interesse dos alunos pelas aulas de Física, de modo a aumentar o entusiasmo na realização das atividades, sobretudo em proporcionar aprendizagens significativas.

Acreditamos que nossa pesquisa fornecerá indicativos de como se desenvolvem os processos de aprendizagens e trará melhorias na qualidade do ensino da disciplina de Física.

## Referências

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BORGES, A. T. Novos rumos para o laboratório escolar de ciências . Cad. Bras. Ens. Fís., v. 19, n. 3, p.291-313, dez. 2002.

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