Ensino de Astronomia no Ensino Médio por meio de Sequências didáticas e atividades extraclasse: Sequência "Nossa Posição no Universo"

## ENSINO DE ASTRONOMIA NO ENSINO MÉDIO POR MEIO DE SEQUÊNCIAS DIDÁTICAS E ATIVIDADES EXTRACLASSE: SEQUÊNCIA 'NOSSA POSIÇÃO NO UNIVERSO'

## Thiago Pereira da Silva , Sérgio Mascarello Bisch 1 2

- 1 Universidade Federal do Espírito Santo/PPGEnFis/thiagopereiradasilva@yahoo.com.br 2 Universidade Federal do Espírito Santo/PPGEnFis/sergiobisch@gmail.com

## Resumo

Objetivando contribuir para a elaboração e avaliação de propostas didáticas que permitam uma superação de dificuldades relatadas em pesquisas acerca do ensino de Astronomia na Educação Básica como as persistências de concepções alternativas e ingênuas, uso de chavões, dificuldades de compreensão das relações espaciais envolvidas nos fenômenos astronômicos, ensino excessivamente livresco, fragmentado e desvinculado de atividades de observação do céu, neste trabalho relatamos resultados obtidos com a aplicação e avaliação de uma sequência didática com alunos do ensino médio de uma escola estadual. A sequência teve como tema central a nossa posição no Universo e, dentre seus principais objetivos: mostrar que o céu representa uma janela para o Universo, através do qual é possível observar, a olho nu e com pequenos telescópios, a Lua, planetas, estrelas; ensinar sobre os principais componentes do universo visível: planetas, seus satélites, estrelas e galáxias, sua natureza, composição e escalas de tamanho e distâncias; como se organizam no espaço os principais componentes do universo visível e qual é nossa posição dentro dele; por meio de comparação entre o tempo de sua existência e o da espécie humana na Terra e de uma vida humana. No desenvolvimento das atividades da sequência foram utilizados diversos materiais e metodologias como vídeos, dramatizações, confecção de modelo tridimensional de constelação, debates, observação do céu noturno a olho nu e com a utilização de telescópio e visita ao Planetário de Vitória. Os resultados obtidos por meio de uma análise quantitativa e qualitativa de dados coletados por meio de questionários e entrevistas semiestruturadas nos levam a concluir que a sequência parece ter sido eficaz na promoção de uma mudança de atitude dos alunos com relação ao céu, que se tornou mais conhecido e atraente, e de uma aprendizagem significativa de alguns dos conceitos trabalhados, como o da profundidade do céu noturno.

Palavras-chave : Ensino de Astronomia, sequência didática, Educação em Astronomia.

## INTRODUÇÃO

Nas 'Orientações Curriculares para o Ensino Médio', dedicadas às Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias, publicadas pelo MEC (BRASIL, 2006) é indicada a adoção de temas estruturadores que articulem competências e conteúdos e apontem para novas práticas pedagógicas, sendo que um dos seis temas estruturadores sugeridos é: 'Tema 6: Universo, Terra e vida (unidades temáticas: Terra e sistema solar, o universo e sua origem, compreensão humana do universo).' (BRASIL, 2006, p. 57); o qual envolve e remete diretamente a conceitos de Astronomia.

No currículo do Estado do Espírito Santo (SEDU), também há recomendação de abordagem de temas de Astronomia em associação ao tópico

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Gravitação Universal, na disciplina de Física no Ensino Médio. Por outro lado, pesquisas realizadas na área da Educação em Astronomia, como as conduzidas por Langhi (2011), Bisch (1998) e Leite (2002, 2006), apontam diversas dificuldades no ensino de temas a ela associados: a persistência de diversas concepções alternativas, em desacordo com a visão científica, que o conhecimento apresentado por estudantes e professores da Educação Básica costuma ser marcado por concepções realistas ingênuas, chavões e dificuldades de compreensão das relações espaciais envolvidas nos fenômenos; que, em geral, o ensino de temas de Astronomia se dá de maneira excessivamente livresca, fragmentada, baseada apenas no livro didático e desvinculada de atividades práticas, como a observação do céu ou da realização de oficinas com modelos tridimensionais que permitam uma aprendizagem significativa acerca da espacialidade dos fenômenos astronômicos.

Visando contribuir para que o ensino de Astronomia no Ensino Médio consiga superar as dificuldades apontadas e contribua para a promoção de uma aprendizagem significativa de conceitos e explicações científicas relativas aos fenômenos abordados, vimos desenvolvendo e aplicando propostas didáticas materializadas por meio de sequências didáticas que incluem a realização de diversas atividades práticas e extraclasse, que buscam tirar maior proveito do fascínio e curiosidade que a Astronomia costuma despertar nos estudantes, bem como promover uma melhor percepção da profundidade do céu, das relações espaciais envolvidas nos fenômenos astronômicos e de nossa posição no Universo.

No presente trabalho relatamos os resultados obtidos por meio da aplicação de uma sequência didática, que teve como título e tema central 'Nossa Posição no Universo', com alunos do ensino médio de uma Escola Pública Estadual localizada em Cariacica, ES, que participavam do projeto 'PRÉ-ENEM' no ano de 2013.

Os principais objetivos didáticos dessa sequência foram ensinar sobre:

- 1. O céu como nossa janela para o Universo: reconhecimento do céu noturno e do que nele é possível observar a olho nu e com pequenos telescópios: a Lua, planetas, estrelas, constelações e a Via Láctea.
- 2. Os principais componentes do universo visível: planetas, seus satélites, estrelas e galáxias, abordando sua natureza, composição e escalas de tamanho e distâncias.
- 3. A estrutura espacial do Universo: como se organizam no espaço os principais componentes do universo visível e qual é nossa posição dentro dele.
- 4. A idade do Universo: comparação entre o tempo de existência do Universo com o da espécie humana na Terra e com uma vida humana.

Na elaboração e desenvolvimento da sequência foram levantadas e consideradas as concepções prévias que os alunos possuíam acerca dos temas abordados, tanto para a elas adaptar a metodologia adotada, como para acompanhar e avaliar a sua evolução e a esperada promoção de uma aprendizagem significativa, no sentido expresso por Ausubel (1978). Segundo a perspectiva ausubeliana, uma das condições para a ocorrência da aprendizagem significativa é que o conceito a ser aprendido seja relacionável (ou apropriado) à estrutura cognitiva do aluno, de maneira não arbitrária e não literal, ou seja, deve existir uma relação lógica entre o novo conceito e a estrutura de conceitos que o aluno possui. Pode-se citar outra condição que é a pré-disposição do aluno se relacionar de

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maneira substantiva e não arbitrária ao novo conceito, potencialmente significativo, a sua estrutura cognitiva (MOREIRA, 1999).

Buscou-se então, elaborar uma sequência didática no mínimo cativante, que procurou aguçar a curiosidade dos alunos participantes, utilizando como ponto de partida o conhecimento prévio dos alunos.

## METODOLOGIA

A pesquisa foi desenvolvida junto a uma turma de ensino médio de uma escola pública estadual, que participavam do Projeto 'PRÉ-ENEM', no contra-turno. Ao todo participaram de toda sequência didática um total de 14 alunos. Os encontros ocorreram às terças-feiras, das 20h às 22h nos meses de Junho a Julho de 2013. Houve ainda mais dois encontros, um no mês de Setembro (para aplicação do pósteste) e outro em Novembro (para uma entrevista conceitual).

Inicialmente, os alunos foram convidados a participarem de um questionário (pré-teste) composto por 19 perguntas, sendo 7 questões abertas e 12 fechadas, todas fundamentadas nos objetivos propostos pela sequência. Assim foi possível ter uma ideia das concepções prévias, nas quais se percebeu fortes traços de um realismo ingênuo, como a concepção de um céu noturno aparentemente cravejado de estrelas, sem noção de profundidade espacial, ou seja, uma noção do um céu noturno 'chapado'. De posse das respostas dadas pelos estudantes, independentemente da coerência ou falta dela, foram anotadas e utilizadas como base para o desenvolvimento das próximas atividades da sequência didática.

No segundo encontro houve a aplicação de dois vídeos motivadores 'Potências de 10' (EAMES; EAMES, 1977) e 'The Known Universe' (HOFFMAN; EMMART, 2009). Após a sessão ocorreu um debate, onde o professor foi meramente um mediador/provocador das ideias e questionamentos que surgiam.

No encontro seguinte, foi proposta a atividade 'Observando o céu noturno a olho nu', na qual a Lua seria utilizada como referencial para marcação das 'estrelas' mais brilhantes, a serem identificadas na atividade seguinte. A proposta de observação e registro do céu a olho nu (desenho da Lua e das 'estrelas' mais brilhantes próximas a ela) não foi desenvolvida na escola, mas na forma de um 'dever para casa', tendo sido realizada no período do dia 14/07 a 18/07, que coincidiu com o período de férias escolares. Foi trabalhado, neste segundo encontro, o 'como desenhar uma carta celeste', que foi peça fundamental no desenvolvimento dessa atividade.

O terceiro encontro ocorreu depois das férias de Julho. Procurou-se instigar os alunos quanto as suas observações. Será que a 'estrela' mais brilhante, observada e marcada na atividade 'Observando o céu noturno a olho nu' é realmente uma estrela? Não poderia ser um planeta? Após o debate que se sucedeu, foi apresentado aos alunos o programa Stellarium, que permitiu a identificação de um planeta (Saturno) dentre as 'estrelas' mais brilhantes, marcadas pelos alunos na atividade anterior. Após a apresentação foi realizada uma observação a olho nu, do céu noturno, no pátio da escola e a informação de que, nos próximos encontros, haveria a utilização de um telescópio, instrumento de grande potencial para aguçar a curiosidade dos alunos. Aproveitando a observação, algumas constelações foram apresentadas, em especial a do Cruzeiro do Sul.

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Durante o quarto encontro, foi proposta a confecção de um modelo tridimensional da constelação do Cruzeiro do Sul, em escala real de distâncias, tendo a Terra como referencial. Os alunos foram divididos em 2 grupos de 6 alunos e outro com 5 alunos. Cada grupo recebeu um kit contendo 10 'bolinhas de isopor', 10 'palitos de churrasco' e uma folha de isopor. Após a construção, deu-se início ao debate, tendo como tema propulsor a profundidade do céu noturno. Esgotando-se a discussão, os alunos foram conduzidos para o pátio da escola, para mais uma sessão de observação do céu noturno.

No quinto encontro, a proposta foi uma dinâmica de construção do Sistema Solar em escala real de tamanhos e distâncias, realizada no corredor da escola. Para tal, tomamos o Sol como sendo uma bola de isopor de 20 cm de diâmetro e, mantendo-se essa proporcionalidade, mensuramos as distâncias dos planetas Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter e Saturno em relação ao Sol, que ficou fixo num determinado ponto do corredor. Cada aluno tornou-se um planeta e os 'vazios' entre os planetas, devido às distâncias entre eles, foi bastante dialogado. Outro tópico que ficou evidente foi à dimensão do Sistema Solar.

- O sexto encontro foi muito aguardado pelos estudantes. Criou-se grande expectativa por conta da utilização do telescópio no pátio da escola. A observação do 'Céu noturno com telescópio' permitiu vivenciar todo diálogo ocorrido anteriormente nos encontros. A estrela 'mais brilhante', que os alunos constatar ser o planeta Saturno, foi devidamente observado. O anel de Saturno chamou muito atenção, segundo a expressão de um aluno: 'Nossa! Que nem nos desenhos!' ou 'só tinha visto em livros'. Outro planeta foi Júpiter, e suas luas galileanas. Novamente a euforia foi grande, 'nossa, que lindo!'. O aguçar também ficou evidenciado 'o que são esses pontinhos professor? Ao lado dele?' uma indagação comum, naquele momento, a respeito das luas de Galieu Galilei.
- O encontro seguinte ocorreu no Planetário de Vitória, para uma sessão especial sobre nossa localização no Universo. Os alunos tiveram condições de uma interação com os planetaristas, perguntando e respondendo várias indagações astronômicas (fundamentadas nos objetivos da sequência didática).
- A sequência didática pode ser caracterizada sendo 'um conjunto de atividades ordenadas, estruturadas e articuladas para a realização de certos objetivos educacionais, que têm um princípio e um fim conhecidos tanto pelos professores como pelos alunos' (ZABALA, 1998), e assim foi apresentada e desenvolvida com os alunos.

No encontro seguinte, realizado no mês de Setembro, foi aplicado um questionário, denominado pós-teste (estrutura idêntica ao pré-teste), na tentativa de identificar os conceitos de que os alunos se apropriaram.

Segundo a perspectiva ausubeliana, para saber se a aprendizagem de um aluno foi significativa, devemos formular questões e problemas de uma maneira diferente, a qual demanda uma máxima transformação do conhecimento adquirido e de sua aplicação de forma não arbitrária e não literal (MOREIRA, 1999). Nessa perspectiva foi elaborada uma entrevista semiestruturada, que ocorreu em Novembro. Foram oito questões acerca do que é possível ver a olho nu no céu, a composição do Universo, a ordem de distâncias e tamanhos dos principais componentes do Universo, o tempo de uma vida humana comparada ao tempo cósmico e acerca de possíveis mudanças com relação ao que era imaginado pelo

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estudante sobre o Universo e nossa posição dentro dele depois da realização da sequência.

## RESULTADOS

Inicialmente, os alunos responderam um questionário que procurou 'levantar' um perfil dos alunos. Apenas 43% dos alunos afirmam terem tido contato com o ensino de Astronomia, provavelmente nas aulas de Ciências ou de Geografia do Ensino Fundamental. Outro fator importante é 93% afirmaram nunca terem utilizado um telescópio ou assistido a uma sessão no Planetário de Vitória. Fatores relevantes, pois a utilização do telescópio e a visita ao Planetário de Vitória foram instrumentos didáticos no desenvolvimento das atividades.

As tabelas abaixo procuram demonstrar, por meio de testes estatísticos, a comparação dos questionários pré-teste, realizado antes da sequência didática, com o pós-teste, realizado depois da aplicação da sequência.

A tabela 1, refere-se à análise dos dados coletados utilizando o teste estatístico t de Student que serviu para aferir se as porcentagens de respostas corretas de cada aluno às questões objetivas tiveram uma melhora significativa após aplicação da sequência didática.

Tabela 1: Caracterização da amostra e teste t de Student.

Os alunos no pré-teste tiveram porcentagem média de acertos de 57,2%, enquanto que, após ter sido realizada a sequência didática, esta média aumentou para 80,7%. A porcentagem mínima de acerto foi de 41,2% no pré-teste e de 67,6% no pós-teste. Já a porcentagem máxima foi de 85,3% no pré e 88,2% no pós. Repara-se que o pós-teste obteve uma amostra mais homogênea (desvio padrão menor).

Na tabela 2, estão apresentados os dados estatísticos utilizando o teste de Wilcoxon. Este teste teve a finalidade de avaliar se as porcentagens gerais de cada pergunta mudaram do pós-teste em relação ao pré-teste.

Tabela 2: Caracterização da amostra e teste de Wilcoxon.

Analisando a tabela, percebe-se que o percentual médio de acerto às perguntas foi maior para o pós-teste, 91,4%, enquanto que no pré-teste se obteve 65,7%. O desvio padrão do pré-teste foi mais do que o dobro do pós-teste. O teste

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de Wilcoxon revelou diferenças entre o pós-teste e pré-teste, com o pós tendo média mais elevada.

- O nível alfa de significância adotado nos dois testes foi de 5% e intervalo de confiança de 95%. O software utilizado foi o IBM SPSS Statistics version 21.

Em resposta à primeira indagação feita na entrevista semiestruturada: 'Um aluno da EEEFM Alzira Ramos disse que, olhando para o céu do seu bairro a olho nu, numa noite sem nuvens, só é possível ver estrelas no céu. Você acha que ele está certo?', a totalidade dos alunos respondeu 'não', e foram 'firmes' nas respostas, justificando que, além das estrelas, poderiam observar:

Esse resultado contrasta fortemente com as respostas acerca do mesmo tema no questionário inicial, as quais, invariavelmente, se referiam apenas à visualização de estrelas no céu noturno. Alguns desses corpos celestes foram trabalhados ao longo da sequência didática, possivelmente ocorrendo um 'processo de ancoragem da nova informação' (MOREIRA, 1999). Notou-se, na entrevista, uma ampliação do horizonte cósmico do aluno. Como exemplo, menciono a resposta de um aluno à pergunta: 'Não, há condições de ver a Lua também, além dos planetas próximos da Terra, como Vênus, Júpiter, Marte e Saturno'.

Outra pergunta que tinha como objetivo verificar a aprendizagem com relação aos principais componentes do Universo foi 'Quais são os principais objetos (ou astros) que compõem o nosso Universo?'. Os alunos, em geral, a responderam numa sequência que, partindo da Terra, segue uma ordem de menor para maior distância em relação ao nosso planeta. Abaixo listamos os principais corpos celestes por eles mencionados, que compõem o 'imaginário cósmico' dos alunos após a realização da sequência, em ordem de maior para menor frequência:

Quanto à disposição, tamanhos e estrutura espacial dos objetos que compõem o Universo, em resposta às perguntas 'Desses objetos, relatados por

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você, qual o que fica mais perto da Terra?' e 'Dos corpos (ou objetos) celestes que você citou nas perguntas anteriores, coloque-os numa ordem de tamanho.', algo que ficou evidente nas respostas foi que, intuitivamente, a maioria dos alunos citou os corpos celestes em ordem de tamanhos, bem como de distâncias, conforme evidenciado nas tabelas a seguir:

Essas respostas evidenciam que a maioria dos estudantes, após a sequência, apresentava noções que tendem a uma estruturação espacial correta dos principais objetos astronômicos.

Outro questionamento foi em relação ao tempo de vida do aluno, em relação ao tempo cósmico, por meio de uma pergunta acerca da possibilidade deles presenciarem, durante seu tempo de vida, alguma mudança na constelação do Cruzeiro do Sul, o resultado foi:

A resposta de um aluno foi: 'Lembro do Cruzeiro do Sul, mas acho que não, pois não tem como mudar. Vou morrer antes de qualquer mudança. Caso eu fosse um Highlander poderia observar uma mudança', ficando evidente que ele precisaria ser imortal ('Highlander, do filme Guerreiro Imortal') para observar qualquer mudança. A ideia do quanto somos efêmeros em relação ao Cosmos parece ter ficado bem evidenciada.

Procurou-se também vislumbrar se, após a aplicação da sequência didática, se os alunos observavam o céu da mesma forma, e a maioria foi categórica em afirmar que não, que houve sim uma mudança no seu pensar, uma instigação ao que era até então desconhecido. Mencionando a resposta de um aluno: 'Pelo fato de agora saber que a noite não é só estrelas pode haver um planeta, ou mais, já torna tudo diferente. E ainda, sei que as estrelas não estão alinhadas, lado a lado. É que nem atravessar uma ponte e olhar para um morro, parece que as luizinhas estão lado a lado, mas não estão, então tudo está mudado. Fico olhando a Lua por alguns minutos, antes não fazia isso'.

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## CONCLUSÃO

A aplicação da sequência didática, envolvendo diversas atividades práticas e extraclasse, mostrou-se uma estratégia válida e promissora evidenciada pelo fato de que ao se comparar o pré-teste com o pós-teste, percebeu-se uma melhora na média de acertos de 57,2% para 80,7%. Outra evidência ficou por conta da entrevista, que ocorreu praticamente 2 meses após aplicação do pós-teste, proporcionando o que ficou 'retido', ou seja, o que 'teve significado' (MOREIRA, 1999) para o estudante, evidenciado quando, por exemplo, o aluno se referiu à profundidade do céu noturno fazendo uma analogia com as 'luizinhas' de um morro, que parecem estar a uma mesma distância, mas efetivamente não estão, demonstrando que o conceito 'aprendido' foi aplicado numa nova situação - forte evidência de uma aprendizagem realmente significativa.

Assim, pode-se concluir que a sequência didática em grande parte alcançou o seu objetivo de ensinar conceitos básicos de Astronomia aos alunos do projeto Pré-ENEM da EEEFM Alzira Ramos tornando-se, aparentemente, um material potencialmente significativo e 'relacionável (ou incorporável) à estrutura cognitiva do aprendiz' (MOREIRA, 1999).

## REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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ZABALA, A. A prática educativa : como ensinar. Porto Alegre: Editora Artmed, 1998.

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