A UTILIZAÇÃO DO AMBIENTE COMPUTACIONAL NO ESTUDO DE COLISÕES PERFEITAMENTE ELÁSTICAS ATRAVÉS DE UM MÓDULO EDUCACIONAL

## A UTILIZAÇÃO DO AMBIENTE COMPUTACIONAL NO ESTUDO DE COLISÕES PERFEITAMENTE ELÁSTICAS ATRAVÉS DE UM MÓDULO EDUCACIONAL

João Maurício Zandomênico¹, Rovilson Motta², Graziely Ameixa Siqueira dos Santos³, Thieberson Gomes da SilvaGLYPH<31>

¹ EEEFM José Damasceno Filho/SEDU - ES, jmzando@gmail.com ² COQ/Vitória - ES, rovilsonmota@yahoo.com.br ³ EEEFM Luiz Manoel Veloso/Graziely Ameixa Siqueira dos Santos, gameixa@yahoo.com.br

GLYPH<31> UFES/ DEPARTAMENTO DE FÍSICA/ModeLab - PPGEnFis, thieberson@gmail.com

## Resumo

O artigo mostra os resultados obtidos na aplicação de um módulo educacional sobre colisões perfeitamente elásticas aplicado em turmas da 1ª série do ensino médio da rede estadual de ensino de Espírito Santo da cidade de Baixo Guandu, que se localiza no interior do estado. No contexto desse estudo vale salientar que o módulo foi desenvolvido através de questões de múltipla escolha, através da utilização de um modelo computacional e uma questão problema aberta, sendo usado com o objetivo de ratificar os conceitos já estudados em sala de aula. O módulo fora aplicado ao final do ano de 2011 como alternativa didática, visto que o Brasil possui baixíssimo índice de desenvolvimento em ciências e a utilização das TIC, em especial o uso do computador, é uma alternativa viável na tentativa de sanar esse problema. As questões do módulo foram respondidas pelos alunos, individualmente, no laboratório de informática da escola em questão e mostra um ganho percentual na compreensão do fenômeno das colisões inelásticas. Isso porque, juntamente com os dados obtidos das questões objetivas as respostas das questões problema um melhor entendimento do fenômeno em questão. Assim, podemos perceber que o uso das TIC é uma alternativa didática para a abordagem de conteúdos científicos de forma mais concreta no contexto educacional.

Palavras chave: Módulo educacional, Informática na educação, modelo computacional

## 1 Introdução e Justificativa

O Brasil encontra-se muito deficitário no ensino de ciências. Em estudo recente, realizado pelo Programa Internacional de Avaliação de Alunos 2009 (Veja, Online, 2010), o Brasil ocupou o 53° lugar dentre 65 países participantes. Outro fator importante a ser ressaltado é o tipo de abordagem didática realizada pelos professores de física. Esta abordagem tem sido foco de críticas e objeto de diferentes pesquisas no Brasil e no mundo (OLIVEIRA, 2009).

Com estes estudos, hão de se encontrar alternativas para melhorias das práticas pedagógicas no ensino de ciências e, o advento das Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC) pode ser uma dessas alternativas.

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## 2 Fundamentação Teórica

Nos dias de hoje, devido ao aumento do acesso das pessoas à tecnologia, em especial os computadores, a utilização de recursos computacionais tornou-seu ma opção natural na abordagem de conceitos ensino de ciências. Não só por este fato, mas a possibilidade de visualização de fenômenos, proporcionada pelos computadores, torna os conteúdos mais palpáveis, atraentes e instigantes para os jovens. Assim, a modelagem computacional deve ser vista como uma ferramenta que permita tornar concreto aquilo que é extremamente abstrato para o estudante (Verbeno et al , 2010).

No entanto, devemos também ressaltar que, a utilização da modelagem computacional no contexto educacional demanda o delineamento de uma investigação que inclua tanto o desenvolvimento de atividades de modelagem quanto a sua efetiva utilização em sala de aula para que se possa concluir sobre as reais possibilidades de sua integração no cotidiano de sala de aula (FERRACIOLI, 1997). Portanto, a utilização das TICs, se bem planejada e organizada em todas as etapas de sua execução, torna-se uma grande aliada no ensino de ciências sobre qualquer tema a ser desenvolvido.

O objetivo deste trabalho é investigar a eficácia da utilização de um modelo computacional sobre os fenômenos de Colisões para o aprendizado dos conceitos relacionados a estes fenômenos.

## 3 Concepção do estudo

Neste item será descrito como foi realizado o estudo, a abordagem metodológica, o instrumento de coleta de dados, a amostragem e como foi feita a análise dos resultados.

## 3.1 Abordagem metodológica

A abordagem metodológica adotou uma sequência estrutural bem definida dividida em 5 aulas. Nas primeiras 4 aulas - expositivas - foram ministrados aos alunos os conceitos relativos ao tema choques mecânicos perfeitamente elásticos com exemplos práticos e exercícios sobre o tema. Ao final da 4ª aula foi aplicado um questionário, Quadro 1 , para levantamento de conceitos que os estudantes poderiam possuir até aquele momento.

Na 5ª aula, no laboratório de informática da escola de ensino médio, foi aplicado um Módulo Educacional contendo:

- · Um breve resumo sobre colisões perfeitamente elásticas;
- · Instruções de como interagir com o modelo computacional;
- · Um roteiro de utilização do modelo computacional que conduzia os estudantes a testarem hipóteses relacionadas aos fenômenos de Colisões e a responderem às mesmas questões do questionário da 4ª aula;
- · Uma questão-problema, Quadro 2 , relacionada aos fenômenos de colisões, mas em um contexto diferente: um jogo de bilhar.

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- O modelo computacional utilizado pode ser encontrado no endereço www.walter-fendt.de/ph14br/collision\_br.htm.
- (1) Se aumentarmos a velocidade do vagão 1, o que acontecerá com a velocidade do vagão 2 após a colisão?
- ( ) será maior que 0,2m/s ( ) será menor que 0,2m/s ( ) será igual a 0,2 m/s ( ) não sei
- (2) Comparando com a situação inicial, se aumentarmos a velocidade do vagão 1, o que acontecerá com a velocidade do vagão 1 após o choque?

( ) aumentará ( ) diminuirá ( ) ficará parado ( ) não sei

- (3) Comparando com a situação inicial, se a massa do vagão 1 for maior que a do vagão 2, o que acontece com a velocidade do vagão 1 após o choque?
- ( ) aumenta, mas ele continua indo para direita ( ) aumenta e ele volta para esquerda
- ( ) diminui, mas ele continua indo para direita ( ) diminui e ele volta para esquerda ( ) não sei
- (4) Comparando com a situação inicial, se a massa do vagão 1 for maior que a do vagão 2, o que acontece com a velocidade do vagão 2 após o choque?
- ( ) aumenta, mas ele continua indo para direita ( ) aumenta e ele volta para esquerda
- ( ) diminui, mas ele continua indo para direita ( ) diminui e ele volta para esquerda ( ) não sei
- (5) Comparando com a situação inicial, se a massa do vagão 1 for menor que a do vagão 2, o que acontece com a velocidade do vagão 1 após o choque?
- ( ) aumenta, mas ele continua indo para direita ( ) aumenta e ele volta para esquerda
- ( ) diminui, mas ele continua indo para direita ( ) diminui e ele volta para esquerda ( ) não sei
- (6) Comparando com a situação inicial, se a massa do vagão 1 for menor que a do vagão 2, o que acontece com a velocidade do vagão 2 após o choque?
- ( ) aumenta, mas ele continua indo para direita ( ) aumenta e ele volta para esquerda
- ( ) diminui, mas ele continua indo para direita ( ) diminui e ele volta para esquerda ( ) não sei

Quadro 1: Perguntas do Questionário Preliminar e do Roteiro de Atividades com o modelo computacional

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Uma bola de sinuca é lançada com velocidade de 2 m/s sobre outra, parada, idêntica e que está próxima a tabela da sinuca. Os choques são perfeitamente elásticos e frontais e ocorrem num plano horizontal, ou seja, a mesa de sinuca não está inclinada . Podemos também desconsiderar o atrito nesse caso.

- (a) Quantos choques ocorrem nesse caso? Diga quais são.
- (b) Quais são, após os choques, as velocidades das bolas? Justifique sua resposta.

Quadro 2: Questão-Problema com respostas abertas

As 5 aulas ocorreram no período de 28 de novembro de 2011 a 14 de dezembro de 2011 e a sequência foi estruturada com mostra o Quadro 2 .

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Aula Expositiva (4 aulas) Æ Avaliação Diagnóstica (final da 4ª aula) Æ Módulo Educacional + Questão Extra (5ª aula)
```

Quadro 3: Sequência didática adotada

## 3.2 Instrumento de Coletas de Dados

O instrumento de coletas de dados foi constituído:

- · Das respostas do Questionário Preliminar, sem o modelo computacional;
- ·
- Das respostas a partir da utilização do modelo computacional;
- · Respostas da Questão-Problema: 2 perguntas discursivas, aplicadas a uma situação cotidiana de um jogo bilhar.

O objetivo da questão-problema é verificar se os estudantes seriam capazes de responder a uma questão sobre o tema, mas em um cenário diferente, com base na experiência com o modelo computacional.

## 3.3 Amostragem

A aplicação do Módulo Educacional foi realizada com quatro turmas da 1ª série do ensino médio do turno matutino da Escola Estadual de Ensino Fundamental e Médio José Damasceno Filho, pertencente ao município de Baixo Guandu no estado do Espírito Santo, num total de 128 alunos. De modo geral, os alunos se encaixam na faixa etária como adolescentes de 13 e 14 anos, com quatro alunos que possuíam deficiência auditiva parcial a total, dependendo do caso.

## 3.4 Análise dos Resultados

De posse dos questionários aplicados, foram somadas o número de respostas corretas e erradas. Esse procedimento foi realizado tanto no questionário diagnóstico quanto no questionário que compreendia a aplicação do módulo em si. As respostas abertas na questão problema foram cuidadosamente corrigidas e analisadas segundo os seguintes níveis:

- · ERRADO: respostas totalmente erradas ou em branco;
- · PARCIALMENTE CORRETO: respostas que continham somente uma primeira análise correta das respostas;
- · QUASE CORRETO: respostas que estavam de acordo com duas das perguntas propostas na questão;
- · TOTALMANTE CORRETO.

Em uma análise mais apurada da questão-problema os níveis ERRADO, PARCILAMENTE CORRETO, QUASE CORRETO e TOTALMENTE CORRETO, poderiam assumir valores como: nota 0 (zero), nota 4, nota 7 e nota 10, respectivamente.

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## 3.5 Análise do Questionário diagnóstico (final da 4ª aula)

Analisando o Questionário Diagnóstico - final da 4ª aula e sem o uso do módulo educacional, verificou-se que 60% das respostas foram respondidas corretamente. Já na análise das respostas do Módulo Educacional, verificou-se que 69% das questões foram respondidas corretamente, ou seja, o percentual de acertos teve um aumento em relação a avaliação preliminar, como pode ser visto no Figura 01 .

Figura 01 : Resultados referentes às questões do módulo educacional

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Ao analisarmos as respostas da questão-problema, cuja proposta era relacionar os Fenômenos de colisões a uma situação muito comum do cotidiano, percebemos um nível bastante satisfatório no percentual de respostas, com pode ser observado na Figura 2 :

Figura 02 : Resultados referentes à questão problema

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Ao observamos os resultados da questão-problema, que foi respondida de forma discursiva, podemos inferir que boa parte dos conhecimentos sobre o tema foi adquirida pelos alunos, uma vez que o percentual de respostas consideradas QUASE CORRETO e TOTALMENTE CORRETO é de aproximadamente 67%. Isso indica que a maioria dos alunos respondeu corretamente, mesmo que não totalmente, a uma situação aplicada ao cotidiano, em relação ao tema colisões perfeitamente elásticas.

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## 4 Comentários Finais

Ao analisarmos o percentual de respostas corretas que foram respondidas pelos alunos antes e após a aplicação do módulo educacional, constatou-se um aumento nesse percentual. Vale salientar que um dos objetivos da aplicação desse módulo era o de ratificar conceitos sobre o tema colisões perfeitamente elásticas e que foram ministradas aulas sobre o tema anteriormente à aplicação do módulo. Por esse motivo, talvez, o percentual que já era consideravelmente satisfatório teve um aumente de cerca de 10%.

A quantidade de respostas corretas para a questão-problema permitiu inferir que a combinação da sequencia didática com o módulo educacional, contendo um modelo computacional, tem uma eficácia naquilo que se propõe. No entanto, há de se levar em consideração que o nível de respostas corretas deveria ser maior, tornando necessária uma revisão na sequência de forma a identificar possíveis aspectos que podem ser melhorados, inclusive na escolha do modelo computacional utilizado.

Outro fator a ser considerado e o de que essas práticas ainda não estão difundidas e usadas com estratégias e planejamento devidos. No caso específico do uso de um modelo computacional, pelo fato de ser uma prática nova para os alunos causa-lhes estranheza na realização dessas atividades junto ao computador, às vezes causando dúvidas ou confusões, principalmente alunos da rede pública. Neste sentido, cabe aos gestores educacionais providenciar uma formação adequada e atualizada sobre a utilização de TICs no contexto educacional, para que percam o medo de as utilizarem em suas práticas pedagógicas.

Todos esses procedimentos pedagógicos, tais como o uso das TIC's e/ou a aplicação de módulos educacionais ou outras formas alternativas de ensino colaboram para tornar o aluno mais dinâmico e autônomo, pois ele está em contato com várias formas de conhecimento aplicadas a diversas práxis. Dessa forma, inserem-se os alunos/jovens na sociedade de forma mais completa para que ele seja agente de sua própria realidade, assim criando um novo olhar, uma nova cultura. Como afiorma Ferracioli (2010),

[...] a apropriação do conhecimento científico, seja ele correlato ou não a tecnologia do momento, pode promover a integração de diversas áreas do conhecimento estabelecendo condições iniciais para preparo de um cidadão capaz de transitar por temas de diferentes culturas contribuindo, dessa forma, para a construção de uma sociedade esclarecida, lúcida, inovadora [...]

Assim, trabalhar com as TIC sob quaisquer aspectos a nosso ver, pode promover e nutrir os alunos e jovens de ferramentas para a construção de novo pensar, de nova sociedade, não somente sob aspectos científicos.

## 5 Agradecimentos

A E.E.E.F.M José Damasceno Filho pelo apoio à este trabalho, que foi parcialmente financiado pelo CNPq, CAPES, pelo FACITEC - Fundo de Apoio a Ciência e Tecnologia do Conselho Municipal de Ciência e Tecnologia do Município

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de Vitória, ES e pela FAPES/SECT - Fundação de Amparo à Pesquisa no Espírito Santo (FAPES).

## 6 Referências

FERRACIOLI, L. Albert Einstein: Ciência, Cultura e Arte . In KNOBEL, M. &amp; SCHULZ, P Einstein: Muito Além da Relatividade. São Paulo: Instituto Sangari. 2010.

GOMES, T; FERRACIOLI, L;. A investigação da construção de modelos no estudo de um tópico de Física utilizando um ambiente de modelagem computacional qualitativo. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 28, n. 4, p. 453-461, out.dez. 2006.

OLIVEIRA, C. B. P. de. Utilização da Ferramenta de Modelagem Dinâmica Jlinkit no Aprendizado Exploratório de Física no Ensino Médio. Dissertação de Mestrado. Rio de Janeiro, 2009. Disponível em: &lt;http://www.nce.ufrj.br/ginape/paginas/teses.html&gt;. Acesso em: 25 de out 2012

Veja-Online. Os números do Pisa 2009. 2010. Disponível em: &lt;http://veja.abril.com.br/noticia/educacao/pisa-2009/&gt; Acesso em: 25 de out de 2012.

VERBENO, C.H.S.; SILVA, R.M.A.; GOMES, T.; FERRACIOLI, L. Módulo Educacional Sobre Conceitos de Energia no Sistema Massa-Mola Utilizando o Ambiente de Modelagem Computacional Semiquantitativa SQRLab . Anais do XIII Encontro de Pesquisa em Ensino de Física. Águas de Lindóia - SP. 2010.

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