AS TECNOLOGIAS DA INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NO ENSINO DE FÍSICA: DESENVOLVIMENTO DE UM MÓDULO EDUCACIONAL BASEADO NO TEMA GRAVITAÇÃO

## AS TECNOLOGIAS DA INFORMAÇÃO E COMUNICAÇÃO NO ENSINO DE FÍSICA: DESENVOLVIMENTO DE UM MÓDULO EDUCACIONAL BASEADO NO TEMA GRAVITAÇÃO

Thiago Polonine 1 , Geide Rosa Coelho 2

1 UFES/CCE/PPGEnFis, polonine.thiago@gmail.com 2 UFES/CCE/PPGEnFis, geidecoelho@gmail.com

## Resumo

Neste trabalho, apresentamos uma proposta de implementação das Tecnologias da Informação e Comunicação no Ensino de Física. O tópico escolhido engloba conceitos relacionados ao conteúdo de Gravitação. A proposta é estruturar um Módulo Educacional que leve o estudante a buscar uma compreensão ativa dos conceitos relacionados, por meio de atividades experimentais, mediadas pela utilização das Multimídias Digitais, em uma proposta de aprendizagem sócio-interacionista. Este trabalho está integrado a um projeto de pesquisa que objetiva verificar os efeitos da implementação deste módulo educacional sobre a aprendizagem conceitual em estudantes de Ensino Médio. Através deste projeto, vem se realizando uma série de estudos baseados na proposta de desenvolvimento do módulo educacional, seguindo um ciclo que engloba as etapas de Projeto, Implementação, Avaliação e Validação. Apresentamos neste estudo a estrutura e um exemplo de uma das atividades que irão compor nosso módulo educacional. Este módulo educacional será constituído de atividades baseadas em Conteúdos Digitais Multimídia, guiadas por Materiais Instrucionais. Cada Material Instrucional é dividido em etapas que conduzem o estudante de uma abordagem teórica a uma abordagem experimental baseada em simulações computacionais. Também, como forma de ampliação, discussão e apropriação dos temas de estudo em ambiente escolar, serão disponibilizadas atividades complementares em Redes Sociais, envolvendo processos colaborativos de leitura e escrita.

Palavras-chave : Ensino de Física, Tecnologias da Informação e Comunicação, Módulo Educacional, Gravitação, Leis de Kepler.

## 1. Fundamentação Teórica e Proposta de Pesquisa

A escola atual ainda é baseada na lousa e no livro didático. Mas, à medida em que o acesso à tecnologia se torna democrático, mais os professores e estudantes imergem-se nela. Muitos alunos estão mais familiarizados com o computador do que com os cadernos e o quadro-negro, por considerarem o primeiro moderno e atrativo. Assim, uma aula interativa, realizada com o auxílio das Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC's), seja com o quadro digital ou com o computador pessoal, pode se tornar mais atrativa ao aluno ou, pelo menos, chamar atenção para os conceitos discutidos (RAVOTTO e BELLINI, 2008).

O quadro digital, por exemplo, permite recuperar os conteúdos feitos em outras aulas ou em outras classes, sem a necessidade de lançar as informações novamente. Materiais didáticos colocados à disposição dos estudantes em um ambiente virtual permitem economizar tempo e dinheiro com cópias, e, sobretudo possibilitam que os acessem no momento em que lhes for conveniente. É esta, segundo Antonio Calvani (2008), a linha de transformação: 'a escola ensinou a

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20 a 25 de janeiro de 2013

tecnologia, ensinou com a tecnologia, contudo hoje deve se ter como objetivo ensinar na tecnologia' 1 . Deve-se pensar, então, uma realidade em que a utilização de tecnologias da informação, além de possibilitar novas formas de comunicação, suscite novas formas de produzir conhecimento (BRASIL, 1998).

É importante reiterar que o computador, por meio de todos aplicativos e recursos que essa ferramenta disponibiliza e potencializa para a educação - bem como a internet - são instrumentos tecnológicos construídos pelo homem que não se configuram como meras máquinas. Na visão de Freitas (2010):

Eles vão muito além disso. São de fato mediadores do conhecimento enquanto ferramenta material, mas principalmente, são mediadoras do conhecimento, enquanto um instrumento simbólico, e permitem a mediação com o outro. Computador e internet abrem novas possibilidades de aprendizagem por permitires o acesso a uma infinidade de informações, pelas formas de pensamento que são por eles potencializadas, pelas interações possibilitadas e pela interatividade que proporcionam .

## Nessa mesma perspectiva:

É interessante observar que os contatos entre os participantes em fóruns ou listas de discussão ou em atividades em ambientes virtuais de aprendizagem, como o moodle, realizam-se via leitura e escrita. Nessas práticas discursivas é possível uma interação verbal viva, significativa, que desenvolve a argumentação e leva, consequentemente, a uma maior apropriação dos temas em estudo. Aí se realiza de forma bem concreta a perspectiva da aprendizagem colaborativa proposta por Vigotski (FREITAS, 2010).

Assim, Freitas (2010) nos leva a refletir sobre a ampliação do espaço da aula presencial proporcionado pelos ambientes virtuais de aprendizagem, permitindo aos estudantes maior acesso às informações exploradas em ambiente escolar. Através dessas ferramentas, é possível construir e compartilhar o conhecimento em conjunto, de maneira interativa. Contudo, a utilização dessas ferramentas, por si sós, não garantem inovação nos processos de aprendizagem.

Surge, então, a demanda de pesquisa sobre como promover, na prática, a integração dos recursos da tecnologia da informática com a sala de aula (FERRACIOLI, 2000). Neste contexto, desenvolver estudos sobre como realizar esta integração tecnológica pode levar à construção de metodologias e abordagens coerentes com a realidade do estudante, promovendo uma ' Educação de Qualidade para uma Sociedade de Aprendizagem' 2 .

Este artigo apresenta o resultado da primeira etapa de desenvolvimento de um Módulo Educacional, que tem por objetivo levar o estudante realizar atividades exploratórias em uma perspectiva colaborativa. O tema eleito para essas atividades é Gravitação e conceitos correlatos. A próxima etapa deste trabalho é sua Avaliação e Validação , para que futuramente seja integrado no contexto de Ensino de Física. O desenvolvimento deste Módulo Educacional faz parte de um projeto de mestrado do Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física - PPGEnFis/UFES, iniciado no primeiro semestre de 2012, visando o estudo da inserção das Tecnologias da Informação e Comunicação (MORELATO, QUINTO, FERRACIOLI, 2007) no

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contexto de Ensino de Física, objetivando investigar os efeitos da integração de Conteúdos Digitais Multimídia sobre a aprendizagem conceitual dos estudantes. .

## 2. Metodologia e Produto Educacional

A metodologia de desenvolvimento deste módulo educacional prevê as etapas de Projeto , Implementação , Avaliação e Validação . Neste artigo, apresentamos a primeira etapa deste projeto. O próximo passo está relacionado à implementação e avaliação para que futuramente seja possível utilizá-lo como material de apoio didático.

## 2.1. Módulo Educacional

Este módulo educacional será constituído de atividades baseadas em Conteúdos Digitais Multimídia, guiadas por Materiais Instrucionais. Cada Material Instrucional é dividido em etapas que conduzem os estudantes de uma abordagem teórica a uma abordagem experimental baseada em simulações computacionais.

Também, como forma de ampliação, discussão e apropriação dos temas de estudo em ambiente escolar, serão disponibilizadas atividades complementares em Redes Sociais, envolvendo processos colaborativos de leitura e escrita.

- O presente módulo educacional é composto pelos seguintes tópicos:
- ¾ Sistema Geocêntrico vs. Sistema Heliocêntrico - Revisão Histórica: O Caso Galileu;
- ¾ Sistema Geocêntrico vs. Sistema Heliocêntrico -O Movimento Retrógrado dos Planetas;
- ¾ Movimento dos Planetas - As Leis de Kepler;
- ¾ Força Gravitacional - Lei da Gravitação Universal;
- ¾ Introdução à Relatividade Geral.

Cada tópico é constituído por um conjunto de atividades. Um exemplo de atividade contida neste módulo educacional é descrito a seguir.

## 2.2. Exemplo de Atividade - A Terceira Lei de Kepler

Esta atividade tem como objetivo promover a discussão acerca de conceitos relacionados à Terceira Lei de Kepler através da visualização do vídeo A Harmonia dos Mundos , da série Cosmos , e da simulação applet-java 3 Keppler Motion 4 .

É importante frisar que atividades como esta não se resumem meramente à visualização de um conteúdo ou simulação. Aqui as TIC's funcionam como instrumento - material e simbólico - para mediação entre o professor e os estudantes (FREITAS, 2010), para que eles possam ter uma compreensão ativa sobre os conhecimentos físicos. Atividades como essa têm como objetivo propor mudanças nos ambientes escolares, antes baseados na exposição do professor para fundamentar-se na mediação do professor.

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## 2.3. Sequência do Módulo

A sequência adotada é organizada com base nos Três Momentos Pedagógicos (TERRAZZAN; SILVA; ZAMBON, 2009), a saber:

## I - Problematização Inicial - Revisão Histórica e Conceituação

Promover resgate histórico dos conceitos relacionados com a Terceira Lei de Kepler através da visualização do vídeo A Harmonia dos Mundos , da série Cosmos . Nesta parte da sequência, serão apresentadas situações e questões relacionadas à temática da atividade, objetivando levar os estudantes refletirem sobre o tema em questão.

## II - Organização do Conhecimento - Módulo Educacional

É apresentado aos estudantes um Módulo Educacional composto por uma simulação applet-java e um Material Instrucional . Em uma atividade de modelagem exploratória em dupla, é simulada a Terceira Lei de Kepler.

## II.1. Material Instrucional

É constituído de uma teorização breve a respeito da dinâmica dos corpos celestes à luz das Leis de Kepler, abordando seus aspectos principais, tais como, referencial, órbitas, período de revolução, dentre outros, finalizada por um exercício simples. Vale ressaltar que a proposta deste projeto é desenvolver módulos educacionais que sejam integrados ao cotidiano de sala de aula, sendo aplicado após o momento de problematização inicial.

## II.2. Apresentação do Modelo

Nesta etapa o modelo é apresentado aos estudantes, acompanhado de exercícios exploratórios, objetivando leva-los a adquirir habilidades para realizar as atividades propostas. As atividades aqui apresentadas, serão desenvolvidas em dupla pelos estudantes. O que se pretende é promover práticas exploratórias em uma perspectiva colaborativa.

Para esta atividade, o modelo possui a seguinte estrutura:

Figura 01: Modelo para a Terceira Lei de Kepler e respectivas variáveis exploradas na atividade

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Ao selecionar a opção 3rd law , o ambiente passa a simular o movimento de um planeta ao redor do Sol, exibindo as variáveis de distância média entre o planeta e o Sol, R, e o período orbital, T.

Clicando sobre o planeta, é possível aproxima-lo ou afasta-lo do Sol. À medida em que esse procedimento é realizado, os respectivos valores de R e T são apresentados, como mostrado na Figura 01.

## II.3. Atividades Exploratórias

Estas atividades foram desenvolvidas com o objetivo de levar os estudantes a ter uma noção do que seja uma atividade experimental, na qual necessitam executar um experimento, coletar os dados e a analisar os resultados. No tópico Movimento dos Planetas - As Leis de Kepler , estas atividades foram divididas em etapas. Neste trabalho, será apresentada a atividade referente à Terceira Lei de Kepler.

## Etapa 01: Análise qualitativa do modelo

É solicitado ao aluno simular o modelo no modo 3rd law , variando a distância média entre o planeta e o Sol, R, a fim de verificar qualitativamente a relação de proporcionalidade entre essa grandeza e o período orbital, T.

## Etapa 02: Preenchimento de tabela com dados de várias simulações

Os estudantes são solicitados a realizar certo número de vezes o mesmo procedimento da etapa anterior e preencher os dados das simulações em uma tabela, tal como mostrado na Tabela 01.

Tabela 01: Tabela exemplo contendo os valores de R e T obtidos em cada simulação

Etapa 03: Cálculo dos valores do cubo da distância média, R , e o quadrado 3 do período de revolução, T 2

Utilizando a calculadora do computador, ou um editor de planilha eletrônica, os estudantes são solicitados a calcular o cubo da distância média, R , e o quadrado 3 do período de revolução, T . A Tabela 02 apresenta um exemplo de valores obtidos 2 nesta etapa.

Tabela 02: Tabela exemplo contendo os valores de R e T obtidos 3 2

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## Etapa 04: Esboço de um gráfico R 3 versus T 2

Nesta atividade, os estudantes são solicitados a esboçar um gráfico a partir dos valores registrados na Tabela 02. A Figura 02 mostra um exemplo de gráfico obtido com auxílio de um editor de planilha eletrônica, bem como a linha de tendência obtida a partir dos dados.

Figura 02: Exemplo de Esboço de um gráfico R 3 versus T 2 feito com auxílio de um editor de planilha eletrônica

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## III - Aplicação do Conhecimento - Rede Social

Ao final das atividades experimentais, são propostas questões de reflexão, tal como: O cometa Halley tem um período orbital de, aproximadamente, 76 anos, enquanto para o Asteroide Apophis essa mesma grandeza gira em torno de 323 dias. Discuta sobre qual dos objetos citados tem maior probabilidade de colidir com a Terra, com base na Terceira Lei de Kepler.

Essas questões são disponibilizadas em ambiente virtual, como uma página criada na rede social Facebook , a fim de promover uma interação ativa entre os alunos numa perspectiva de aprendizagem colaborativa.

## 4. Considerações Finais

A experiência cotidiana nos revela uma forte presença das Tecnologias Digitais Multimídia - como computador pessoal portátil, smartphones , tabblets , dentre outros gadgets -em vários setores de nossa sociedade, inclusive no contexto escolar. Além disso, nos dias atuais as Redes Sociais se tornaram populares nos mais diversos níveis etários e sociais, em especial na faixa etária adolescente, que compõe o grupo de sujeitos epistêmicos de nosso estudo. Posto isso, vislumbramos as potencialidades da utilização dessas ferramentas no Contexto Educacional, como instrumentos culturais de aprendizagem (FREITAS, 2010). Construímos um Módulo Educacional, baseado nas Tecnologias da Informação e Comunicação, onde objetivamos estudar a integração dessas ferramentas no Ensino de Física (FERRACIOLI, 2000).

Nosso Módulo Educacional está em fase de desenvolvimento. Buscamos estruturá-lo com atividades que agrupam algumas das principais tecnologias utilizadas atualmente no ensino de ciências: como animações, simulações, vídeos, além de outros recursos da internet como as Redes Sociais. Um dos principais aspectos que pretendemos potencializar nesse módulo são as atividades de leitura e escrita colaborativas propostas nas Redes Sociais, como forma de ampliação,

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discussão e apropriação dos temas de estudo em ambiente escolar. Nesse sentido, muito além de vislumbrar formas alternativas de transmitir conhecimento, pretendemos disponibilizar múltiplas possibilidades para atender as novas interfaces de aprendizagem dos estudantes enquanto interlocutores. Buscamos, assim:

Uma nova relação professor-aluno centrada no diálogo, na ação compartilhada, na aprendizagem colaborativa da qual o professor é um mediador. [...] O novo leitor não é um mero receptor, mas interfere, manipula, modifica, reinventa. Assim o professor não pode ser apenas um transmissor, mas deve se tornar um provocador de interrogações, um coordenador de equipe de trabalho (FREITAS, 2010).

A próxima etapa desse trabalho será a sua Avaliação e Validação, para que futuramente possa ser utilizada como material de apoio didático ao aprendizado de Gravitação para estudantes de Ensino Médio. Após sua finalização, o presente Módulo Educacional será implementado no primeiro semestre do ano letivo de 2013, para turmas de primeiro ano de Ensino Médio da Escola Estadual de Ensino Fundamental e Médio 'Ary Parreiras' , da região metropolitana da Grande Vitória, no Estado do Espírito Santo. Após a coleta de dados, in loco , pretendemos verificar os efeitos da implementação desse Módulo Educacional sobre a aprendizagem conceitual dos estudantes de Ensino Médio.

## 5. Agradecimentos

Especiais agradecimentos ao Programa de Pós-Graduação em Ensino de Física - Mestrado Profissional PPGEnFis/UFES, que possibilitou a realização deste trabalho.

## 6. Referências

BRASIL, Ministério da Educação e Desporto (MEC), Secretaria de Educação Fundamental. Parâmetros curriculares nacionais para terceiro e quarto ciclos do ensino fundamental (PCN) . Brasília: MEC/SEF, 1998;

CALVANI, Antonio. La competenza digitale nella scuola: come valutarla? Didamatica: Informatica per la didattica . Atti Didamatica 2008. 2008.

FERRACIOLI, Laércio. A Integração de Ambientes Computacionais ao Aprendizado Exploratório em Ciências . 2000. Projeto de Pesquisa CNPq, Processo No 46.8522/00-0;

FREITAS, Maria Teresa de Assunção. O LEGADO III: A PERSPECTIVA VIGOTSKIANA E AS TECNOLOGIAS. Revista História da Pedagogia , São Paulo, n. 2, 16 set. 2010.

MORELATO, Francis; QUINTO, Thalita; FERRACIOLI, Laércio. Desenvolvimento e Avaliação de um Módulo Educacional baseado na Modelagem Computacional: Relato de um Projeto na Disciplina Informação, Ciência &amp; Tecnologia no Ensino de Ciências. In: XVII SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA, 2007, São Luiz. Anais . São Luiz, 2007.

RAVOTTO, Pierfranco; BELLINI, Roberto. Quali competenze digitali per insegnare al tempo del web 2.0? In: CONGRESSO NAZIONALE DELLA SOCIETÀ ITALIANA DI E-LEARNING, 5., 2008, Trento (Italia). Atti del V Congresso annuale della Società Italiana di e-Learning . Trento: Facoltà Di Economia, 2008. Disponível em: &lt;http://siel08.cs.unitn.it/Atti/html/ravotto.html&gt;. Acesso em: 01 maio 2011;

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SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA, 18 . 2009, Vitória. Anais . Disponível em: &lt;http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xviii/&gt;. Acesso em: 01 maio 2011;

TERRAZZAN, Eduardo Adolfo; SILVA, Andréia Aurélio da; ZAMBON, Luciana Bagolin. Avaliando Planejamentos Didáticos para o Ensino De Física. In: VII ENPEC - Encontro Nacional de Pesquisadores em Educação em Ciências, 7., 2009, Florianópolis. Anais do VII ENPEC. Florianópolis. 2009.

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