A PRODUÇÃO DE MATERIAIS DIDÁTICOS DIGITAIS DE FÍSICA POR PROFESSORES

## A PRODUÇÃO DE MATERIAIS DIDÁTICOS DIGITAIS DE FÍSICA POR PROFESSORES

## Daniel Sucha Heidemann 1* , Tânia Maria Figueiredo Braga Garcia 2** , Nilson Marcos Dias Garcia 3***

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UFPR/PPGE, danielheidemann@gmail.com 2 UFPR/PPGE e NPPD, taniabraga@cnpq.pq.br

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UTFPR/DAFIS e PPGTE - UFPR/PPGE, nilson@utfpr.edu.br

## Resumo

A inclusão dos materiais didáticos digitais nas instituições educacionais é um fenômeno que está acontecendo de forma contínua e acelerada, devendo ser amplamente discutido e entendido pelos docentes. Neste contexto de transição, com o intuito de buscar possibilidades significativas no que se refere à utilização destas tecnologias no ensino, este trabalho consiste num estudo/pesquisa que tem como objetivo apresentar parâmetros para que os professores de Ensino Médio possam elaborar seus próprios materiais, apoiados em objetos virtuais, para assuntos de Física. Esta pesquisa resultou na proposição de dois tópicos principais a serem levados em conta pelos docentes neste tipo de produção: Orientações Informáticas e Orientações Educacionais. No que se refere às orientações informáticas, observou-se que mesmo professores sem grandes habilidades computacionais podem produzir e divulgar materiais deste tipo, utilizando-se de blogs auto-instrutivos e objetos virtuais disponíveis na rede. Com relação às orientações educacionais, mostraramse importantes a análise de orientações relativas à informática educacional e a análise de parâmetros educativos governamentais (como os Parâmetros Curriculares Nacionais e o Programa Nacional do Livro Didático). Ao final, elaborou-se uma proposta para a construção de um material digital relativo a um tópico de Física, a Conservação da Quantidade de Movimento Linear, buscando-se respeitar os elementos discutidos.

Palavras-chave : Tecnologias Educacionais, Ensino de Física, Materiais Didáticos Digitais, Conservação da Quantidade de Movimento.

## Introdução

Forquin (1993) a respeito das relações existentes entre Escola e Cultura, afirma que a transformação contínua e acelerada é uma característica fundamental do mundo em que vivemos, o que resulta em uma problemática educacional que deve ser discutida: a incompatibilidade entre o espírito de transformação contemporâneo e a função de transmissão cultural da escola. Assim, ao mesmo tempo em que a escola deve formar cidadãos capazes de acompanhar o movimento das transformações, deve também transmitir um legado cultural, necessário à preservação da identidade e dos conhecimentos acumulados pela humanidade.

Com relação à sociedade contemporânea, Takahashi (2000) afirma que nos encontramos atualmente na Sociedade da Informação. Sua característica principal é o aumento considerável das possibilidades de acesso à informação, devido ao avanço tecnológico ocorrido nas últimas décadas. Deve-se levar em conta nesta

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26 a 30 de janeiro de 2015

definição a diferença existente entre os termos Informação e Conhecimento: a simples presença de informação não é garantia de aquisição de conhecimento, pois a sua interiorização exige esforços e, segundo esse autor, competência.

Relacionando-se estas questões com o papel da escola na sociedade, fica evidente a percepção de que as novas tecnologias de informação e comunicação (TIC) devem fazer parte do cotidiano escolar, pois, além de caracterizarem a sociedade contemporânea, possibilitam o acompanhamento da evolução de conceitos e ideias, bem como de mudanças ocorridas na sociedade (uma informação ultrapassada presente em um livro didático digital, por exemplo, pode ser atualizada em alguns segundos). Sánchez (2008) pontua a necessidade de nos prepararmos para a utilização das TICs nas escolas, citando que o atraso na formação e capacitação dos professores não impedirá este fenômeno de ocorrer. De fato, observa-se que as TICs estão tomando espaço nas instituições de ensino de forma cada vez mais acelerada e um exemplo deste fenômeno é a inclusão dos objetos virtuais de aprendizagem nos livros didáticos, questão já presente no edital do Programa Nacional do Livro Didático de 2015 (PNLD) (BRASIL, 2013).

Desta forma, torna-se importante pensar em possíveis ações para a etapa de transição tecnológica em que a escola atual se encontra. Uma destas ações pode ser a produção de materiais didáticos digitais pelo professor, pois gera a possibilidade de contato tecnológico aos profissionais da educação e pode atender a necessidades reais, tais como a produção de materiais didáticos digitais para questões específicas, de interesse dos alunos e/ou do próprio professor. Assim, o objetivo principal deste estudo foi pesquisar as possibilidades e cuidados necessários à produção de materiais digitais próprios pelos professores.

## Procedimentos de pesquisa

A pesquisa foi realizada em duas etapas. A primeira consistiu em uma busca na literatura para localizar parâmetros para orientar a produção de materiais didáticos digitais pelos professores. A sociedade brasileira passa por um processo de transição na questão da inserção de tecnologias educacionais no ensino, portanto devem-se levar em conta diversos fatores reais da prática docente como o tempo disponível e o domínio de habilidades técnicas necessárias a tal produção pelos professores. Como estas são questões que variam muito de docente para docente, e as escolas possuem condições diferenciadas de realização do trabalho, a pesquisa procurou focalizar possibilidades tanto para a produção de materiais completos, como livros didáticos digitais, quanto para a elaboração de materiais para atender a questões específicas de interesse não existente em outros meios.

Após a construção dos parâmetros, a partir da literatura, a segunda etapa da pesquisa consistiu na elaboração de uma sequência estrutural como proposta de produção de um material digital para um tema específico da Física - Conservação da Quantidade de Movimento. Esta proposta foi construída com o intuito de verificar a adequação dos parâmetros na produção mais completa de material digital, possível de ser executada pelo professor.

## Parâmetros para a produção de materiais digitais

Já de início, observou-se a existência de duas categorias de orientações, que aqui foram denominadas de orientações informáticas e orientações

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educacionais. Neste contexto, foram analisados trabalhos das diversas áreas relacionadas e estes tópicos, buscando-se encontrar informações a respeito desta temática com o intuito de avaliar como esta produção pode ocorrer.

## Orientações Informáticas

Uma das questões essenciais na discussão sobre o professor como produtor/organizador de materiais didáticos digitais está relacionada aos conhecimentos informáticos necessários para tal empreendimento. De fato, a construção de um livro didático digital é um processo que exige o trabalho conjunto de vários profissionais e está longe de ser uma tarefa simples. Entretanto, existem várias possibilidades para a produção e divulgação de conteúdos virtuais que não exigem conhecimento muito aprofundado de informática. Um professor que tenha noções de edição de filmagens e imagens, por exemplo, pode construir excelentes materiais digitais produzindo informações sobre questões locais, de interesse dos alunos. Além disso, existem diversos sites que armazenam e catalogam objetos educacionais digitais gratuitos, facilitando o processo de localização e utilização dos mesmos. Dois destes sites são o RIVED (http://rived.mec.gov.br/) e o BIOE (http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/).

No que se refere à divulgação do material elaborado, existem alguns bons Ambientes Virtuais de Aprendizagem gratuitos, como o Moodle (https://moodle.org/). O principal problema do Moodle é que ele exige bom conhecimento informático na sua instalação e utilização, deixando de fora grande parte dos professores de ensino médio, que não possuem tais conhecimentos, uma vez que de forma geral esta não tem sido uma preocupação no currículo das licenciaturas. Entretanto, existem blogs gratuitos que podem ser utilizados como páginas de divulgação pelos professores e apresentam algumas boas vantagens, como a simplicidade de trabalho e o suporte na construção e atualização da página. Dois exemplos destes são o Jimdo (http://br.jimdo.com/) e o Wix (http://pt.wix.com/), ainda que não possuam as mesmas ferramentas que o Moodle.

## Orientações Educacionais

Para a elaboração de qualquer material didático, o autor deve procurar definir o suporte teórico que embasa sua proposta de ensino, escolha que orienta e justifica os caminhos seguidos, as mídias utilizadas, os enfoques trabalhados, situando a produção pessoal em um patamar mais amplo na educação. Além disso, isso se faz necessário para evitar, como citam Ostermann e Cavalcanti (2010), que visões reconhecidamente ultrapassadas do processo de ensino-aprendizagem sejam reproduzidas com uma nova linguagem, em um novo meio - o digital. Além dos suportes teóricos, existem propostas governamentais que orientam a elaboração dos currículos e que incorporaram grande parte das ideias atualmente discutidas na pesquisa em Ensino de Física. Por isso, devem ser levadas em conta na produção de materiais didáticos. Dois destes documentos são os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN, PCN+) e o Programa Nacional do Livro Didático (PNLD) (BRASIL, 2000, 2002, 2013), como se destaca a seguir.

Os PCN, elaborados pelo Ministério da Educação indicam as competências que os alunos têm necessidade de adquirir no Ensino Médio, deslocando a questão prioritária de 'o que ensinar?' para 'por que ensinar?' Trata-se de questão complexa na cultura escolar brasileira, que tradicionalmente baseia os currículos em

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conteúdos. Apesar das dificuldades geradas pela proposta, os debates têm gerado novas questões para a produção de materiais. Com relação ao PNLD, destaca-se que nas últimas décadas os processos de produção e avaliação dos livros didáticos vêm sendo marcados pela existência de critérios, publicizados por meio de editais e baseados nos preceitos dos PCN e da Lei de Diretrizes e Bases da Educação, de 1996. O edital mais recente do programa regulamenta a aquisição de livros do Ensino Médio para 2015 (BRASIL, 2013). Considerando-se especificamente a disciplina de Física, são critérios, entre outros, a relevância social do conteúdo para o público em questão e sua significância potencial, a coerência e adequação da abordagem teórico-metodológica da obra, o respeito à perspectiva interdisciplinar e a pertinência e adequação dos recursos multimídia ao projeto pedagógico.

Ainda, com relação à utilização da informática no ensino, Kilby (1994), idealizou algumas regras básicas para a produção de sistemas digitais com o objetivo de capacitar funcionários de empresas no exercício de suas atividades. Analisando-se estas regras e adaptando-as à realidade escolar, pode-se obter uma excelente referência para a produção de qualquer material didático eletrônico. Algumas delas são: escolher os tipos de mídia baseado nos objetivos de aprendizagem, procurar atender diferentes formas de aprendizagem e fornecer ao usuário grande quantidade de interatividade.

Certamente não se pode exigir que todas estas ideias estejam presentes em materiais didáticos digitais criados por professores, pois a falta de meios materiais, tempo hábil e capacitações mais específicas dificultam o desenvolvimento de propostas neste sentido. Entretanto, defende-se que os professores tenham acesso a essas informações e possibilidades e que possam participar de atividades formativas e de grupos de pesquisa que os apoiem e encorajem a produzir materiais cada vez melhores, interagindo continuamente com as novas tecnologias de informação e comunicação e procurando aproveitar cada vez mais as possibilidades de inovação que estas trazem ao ensino.

## Proposta Metodológica para um material digital

Com a perspectiva apresentada até aqui, produziu-se uma proposta de material digital para um tópico de Física, a conservação da Quantidade de Movimento Linear, onde se buscou verificar as possibilidades de atender aos elementos acima discutidos. Com uma linha estrutural definida, procurou-se na internet por mídias que pudessem ser utilizadas no material, indicadas nos rodapés das páginas seguintes.

A proposta apresentada neste trabalho baseia-se na teoria cognitiva de David Paul Ausubel. Através de suas teorias sobre Aprendizagem Significativa, utilizando-se de vídeos de experimentos e/ou História e Filosofia da Ciência como organizadores prévios, pretende-se propiciar ao aluno a possibilidade de construir conceitos através de uma sequência de observações e discussões sobre fenômenos físicos do cotidiano. Ausubel defende a idéia de que é mais fácil para seres humanos captar aspectos diferenciados de um todo mais inclusivo previamente aprendido do que chegar ao todo a partir de suas partes diferenciadas. Assim, seguindo-se este raciocínio, utilizou-se na proposta deste material didático o princípio programático conhecido como Diferenciação Progressiva, no qual se apresenta o conteúdo de uma forma mais geral, detalhando-o posteriormente. No decorrer dos conteúdos, procurou-se sempre explorar as relações entre os conceitos

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estudados, indo e retornando às ideias mais gerais, sempre que possível, de forma a reforçar os conceitos principais, processo esse denominado por Ausubel de Reconciliação Integradora (MOREIRA, 2000).

## 1. Início - Apresentação do vídeo do funcionamento de um Jetpack 1

Este equipamento não está relacionado com o dia a dia dos estudantes, mas pode despertar o interesse pelo fato de ser considerado futurista e ser pouco conhecido. Existem vários vídeos disponíveis na internet, bem como um site de venda do equipamento, com especificações (http://martinjetpack.com/technicalinformation.aspx). A questão inicial a ser discutida pelos alunos seria 'Qual é o princípio de funcionamento deste equipamento?'.

## 2. Casos do cotidiano ('Algo se compensa, o que será?')

Seriam apresentados três tipos de vídeos (poderiam ser buscados na internet ou produzidos pelo professor): vídeos de colisões frontais e elásticas entre objetos de mesma massa (bolas de sinuca colidindo , por exemplo); vídeos de 2 movimentos se iniciando a partir do repouso (um bom exemplo é o de uma pessoa 3 empurrando outra, estando as duas em cima de skates e inicialmente paradas); vídeos de colisões inelásticas e frontais entre dois objetos de mesma massa e com a mesma velocidade (vídeos de testes com colisões de carros , por exemplo). Seria 4 observado que algo se conserva nestas interações e se nomearia este 'algo' de Quantidade de Movimento Linear.

O caminho proposto apresenta a questão em certa sequência de complexidade: primeiro, observar-se-ia que um corpo em movimento transmite algo quando colide com um corpo parado (como os corpos em questão têm a mesma massa, a transmissão é integral, ou seja, o corpo inicialmente em movimento fica em repouso após a colisão, o que facilitaria esta compreensão). Mostrar-se-ia, então, que o movimento também pode surgir acoplado: para que um corpo vá para um lado, outro certamente deve ir para o lado oposto, como se a natureza buscasse compensar algo nos movimentos - ideia reforçada ao mostrar-se que para nadar ou remar a pessoa precisa empurrar a água para trás e que, para voar, o pássaro precisa empurrar o ar para trás Por último, mostrar-se-ia que quando dois objetos colidem, estando inicialmente em movimento um contra o outro, pode acontecer de os dois ficarem parados após o choque (colisão totalmente inelástica). Isso deixa mais clara a ideia de que um corpo tinha inicialmente uma quantidade deste 'algo' para um lado e o outro tinha a mesma quantidade deste 'algo' para o outro, introduzindo-se assim o conceito de vetor, sem sua apresentação formal ainda.

## 3. Casos mais específicos ('Como a Quantidade de Movimento se compensa?')

Seriam apresentados aqui mais dois tipos de vídeos: um de colisões entre dois objetos de massas diferentes (inicialmente o mais leve parado e o mais pesado

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em movimento e depois o contrário ) e depois de colisões de objetos de massas 5 diferentes com velocidades diferentes . Inicialmente seria colocada a questão de que 6 as massas dos objetos influenciam no movimento final, podendo se definir agora o conceito mais formal de 'massa' e concluir que um corpo com maior massa possui maior quantidade de movimento. Com a segunda sequência de vídeos, o aluno seria levado a concluir também que quanto mais rápido um corpo está, maior é a sua quantidade de movimento (ainda não seria necessário definir o conceito formal de 'velocidade', certamente o conhecimento prévio do aluno acerca desta ideia já bastaria para uma boa compreensão de todo o assunto discutido até aqui).

## 4. Definição Formal ('Será que podemos medir a quantidade de movimento de um corpo?')

Neste tópico seria realizada a formalização matemática do que foi observado. Seriam discutidas a definição da Quantidade de Movimento Linear (segundo Newton), a explicação da ferramenta matemática necessária (vetores) através da ideia de velocidade vetorial e a evolução geral das ideias a respeito da quantidade de movimento (Aristóteles, Jean Buridan, Galileu, Descartes e Newton). Após isso, seria apresentado algum aplicativo sobre conservação de quantidade de 7 movimento linear, para que o aluno ficasse livre para explorar as possibilidades e testar todas as variações possíveis: de velocidades e massas mínimas até as máximas permitidas, de acordo com o programa utilizado. Poderiam ser utilizados tanto aplicativos unidimensionais (para reforçar partes específicas do assunto) como aplicativos bidimensionais e tridimensionais. Por fim, a questão inicial seria respondida e diversas aplicações tecnológicas sobre o assunto seriam apresentadas (voo de foguetes, helicópteros, estudo de recuo de armas, etc.).

## 5. Física Moderna

Por fim, seriam discutidas duas ideias relativas à Física Moderna: o momento linear relativístico (ideias gerais desta temática e comparação da precisão nas observações com o caso newtoniano) e a quantidade de movimento dos fótons (discutindo-se a questão da dualidade onda-partícula). Aqui seria mostrado até que ponto a humanidade avançou em relação a este conhecimento específico. A Física Relativística e a Física Quântica seriam apresentadas (com links de aprofundamento 8, 9, 10 ) deixando-se bem claro que, para acontecimentos do dia a dia, como a colisão de um carro com uma moto, elas podem ser desconsideradas. Entretanto, para velocidades extremamente altas e para tamanhos extremamente pequenos, a Física Newtoniana não responde, devendo dar lugar a essas duas outras visões da realidade. Seria importante deixar claro neste ponto que o que sabemos hoje não é a verdade final, mas somente o que nós, seres humanos, conseguimos concluir com alguns milênios de pesquisa.

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## Considerações finais a respeito da Proposta

A preocupação principal na construção da estrutura proposta foi a de levar em consideração os parâmetros obtidos na análise dos referenciais disponíveis na literatura consultada. Inicialmente, definiu-se o suporte teórico que direcionou o encaminhamento do conteúdo: a Teoria da Aprendizagem Significativa, de Ausubel. Seguindo-se o princípio programático de Diferenciação Progressiva o assunto foi abordado a partir de sua forma mais geral e concreta (a análise de fenômenos reais) sendo posteriormente detalhado e aprofundado, de forma que os conceitos físicos foram sendo apresentados à medida que se fizeram necessários. A retomada do conteúdo através da História e Filosofia da Ciência (tópico 4) possibilita que se trate com maior ênfase os conceitos científicos mais fundamentais, através do processo de Reconciliação Integradora. Ainda, esta mudança de enfoque abre caminho para a discussão de Física Moderna que se segue na proposta.

No que se refere às orientações governamentais acerca do ensino de Física a proposta procurou apresentar a Ciência como construção humana (abrindo espaço para a discussão da evolução das ideias principais); abordar o assunto através de situações reais e comuns aos alunos (colisões de carros, bolas de sinuca, skates, etc.); possibilitar a discussão de relações entre ciência e tecnologia (tanto historicamente quanto contemporaneamente, através dos aparatos tecnológicos estudados) e priorizar os conceitos mais fundamentais em detrimento de conhecimentos secundários (a questão da Conservação foi o tópico principal, não sendo despendido muito tempo com longas definições de entidades cinemáticas). Todas estas orientações estão presentes nos documentos oficiais e representam o resultado de décadas de pesquisa em Ensino de Física no país. A presente proposta não tem por finalidade tratar de todas as questões discutidas nestes parâmetros, mas sim indicar possibilidades interessantes aos professores dentro destas perspectivas.

Por fim, com relação à discussão sobre informática educacional, a linha estrutural apresentada procura propor recursos digitais pertinentes à proposta teórica assumida. Os vídeos e o aplicativo são indicados em momentos oportunos, não surgindo somente como meros atrativos e nem em excesso. A opção por estas mídias se deu pelos objetivos específicos de aprendizagem propostos: os vídeos com a intenção de se analisar cientificamente diversos fenômenos cotidianos (estes podem ser assistidos quantas vezes forem necessárias, inclusive em câmera lenta) e o aplicativo com a intenção de possibilitar aos alunos testarem hipóteses dentro do modelo explicativo (alterando as variáveis do programa e prevendo resultados).

## Conclusões

A utilização de meios digitais no ensino deve levar em conta dois aspectos importantes: um, que o seu uso em sala de aula não é garantia de que vá ocorrer um aprendizado significativo, pois são necessários conteúdo e metodologia para se atingir os objetivos curriculares propostos; e outro, que o computador jamais irá substituir o professor, mas simplesmente servir de auxílio ao mesmo, conforme lhe convier (LAJOLO, 1996). Isto, entretanto, de forma alguma diminui a importância da utilização de recursos digitais em sala de aula, mas atenta para a importância de um planejamento de qualidade e uma escolha criteriosa das mídias a serem utilizadas. Assim, esta pesquisa poderá abrir espaço de debate sobre as possibilidades de

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produção de materiais didáticos digitais para fins específicos para diversas realidades, contribuindo desta forma para a melhoria do ensino. Por fim, acreditamos que a proposta resultante da pesquisa possa ser ampliada e utilizada por professores, propiciando uma aprendizagem mais prazerosa e significativa.

## Referências

BRASIL. Ciências da Natureza, Matemática e suas tecnologias. Parâmetros Curriculares Nacionais: Ensino Médio. Ministério da Educação, Brasília, 2000.

BRASIL. Ciências da Natureza, Matemática e suas tecnologias. PCN+ : Ensino Médio. Orientações educacionais complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais, Ministério da Educação, Brasília, 2002.

BRASIL. Edital de Convocação para o Processo de Inscrição e Avaliação de Obras Didáticas Para o Programa Nacional do Livro Didático: PNLD 2015. Ministério da Educação, Brasília, 2013.

FORQUIN, Jean-Claude. Escola e cultura : as bases sociais e epistemológicas do conhecimento escolar. Tradução de Guacira Lopes Louro. Porto Alegre: Artes Médicas, 1993.

KILBY, T. Rules for good design. Web-based training information center . 1994. Disponível em: <http://www.webbasedtraining.com/primer\_rules.aspx>. Acesso em: 30 jul. 2014.

LAJOLO, M. Livro didático: um (quase) manual de usuário. Revista Em Aberto , Brasília, v. 16, n. 69, p. 3-9, 1996.

MOREIRA, M. A. Aprendizagem significativa crítica. In: Encontro Internacional sobre

Aprendizagem Significativa, 3., 2000, Lisboa. Anais... Lisboa: Universidade Aberta, [2000?]. p. 47-65. Disponível em: <http://www.mlrg.org/memberpublications/LivroPeniche2000.pdf>. Acesso em: 01 ago. 2014.

: texto

OSTERMANN, F.; CAVALCANTI, C. J. H. Teorias de aprendizagem introdutório. Porto Alegre: UFRGS, 2010. Disponível em: <http://www.ufrgs.br/uab/informacoes/publicacoes/materiais-de-fisica-paraeducacao-basica>. Acesso em: 07 ago. 2014.

SÁNCHEZ, F. M. Multiculturalidade, nuevas tecnologías e enseñanza In: \_\_\_\_\_\_. . (Org.). Educación y nuevas tecnologías para la multicultura . Murcia: Editum, 2008. p. 67-99.

TAKAHASHI, T. (Org.). Sociedade da informação no Brasil : livro verde. Brasília: Ministério da Ciência e Tecnologia, 2000. Disponível em: <http://livroaberto.ibict.br/bitstream/1/434/1/Livro%20Verde.pdf>. Acesso em: 07 ago. 2014.

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