ELABORAÇÃO DE UM AMBIENTE VIRTUAL DE ENSINO PARA O ENSINO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS SIMPLES

## ELABORAÇÃO DE UM AMBIENTE VIRTUAL DE ENSINO PARA O ENSINO DE CIRCUITOS ELÉTRICOS SIMPLES

## Eliéverson Guerchi Gonzales 1 , Waldemir de Paula Silveira , Paulo Ricardo da 2 Silva Rosa 3

- 1 UNESP, Programa de Pós-graduação em Educação para a Ciência, elieversongg@gmail.com
- 2 UNESP, Programa de Pós-graduação em Educação para a Ciência, waldemirdepaula@gmail.com
- 3 UFMS, Instituto de Física, paulo.rosa@ufms.br

## Resumo

O uso do computador no ensino de Física vem sendo investigado desde a década de 90. No entanto, há poucos trabalhos na literatura que descrevem o uso desta ferramenta, desde sua elaboração, aplicação e análise de resultados. Neste trabalho, será apresentada uma breve revisão da literatura quanto ao uso da informática no ensino de Física e também as etapas para elaboração de um Ambiente Virtual de Ensino (AVE), que foi desenvolvido para ensinar o conteúdo de circuitos elétrico simples. Os referenciais teóricos nos quais nortearam a estratégia de ensino do AVE foram o Modelo de Mudança Conceitual e a Teoria da Aprendizagem Significativa . A organização do conteúdo do AVE foi embasada na diferenciação progressiva e reconciliação integrativa, que são elementos da Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, enquanto o Modelo de Mudança Conceitual foi utilizado para provocar as concepções dos alunos quando estes estavam de frente a uma situação problema em que precisariam construir um circuito elétrico.

Palavras-chave : Ambiente Virtual de Ensino, Circuitos Elétricos, Aprendizagem Significativa

## Introdução

A informática é uma ferramenta que vem ao longo do tempo se tornando potencialmente eficiente no ensino. Alguns meios como o blog, redes sociais, grupos de e-mails, simuladores, animações e plataformas digitais são exemplos de estratégias pelas quais o professor pode elaborar para serem utilizadas em uma aula.

Dentre essas possibilidades, será apresentada neste trabalho as um vantagens do uso dos ambientes de ensino informatizados (Ambientes Virtuais de Ensino, AVE) que fora desenvolvido para o ensino de circuitos elétricos simples. Esse ambiente foi desenvolvido para a organização do conteúdo e também para conhecer as concepções prévias dos usuário quanto ao assunto a ser estudado. A identificação destas concepções por parte do professor favorece a elaboração de estratégias de ensino (TALIM & OLIVEIRA, 2001; PACCA et al., 2003; DORNELES, ARAUJO, & VEIT, 2006; COELHO, 2002; GOUVEIA, 2007; PESSANHA & al., 2011).

Em particular, no presente trabalho, nos interessam as categorias das concepções espontâneas referentes à corrente elétrica, diferença de potencial e resistência elétrica como as discutidas por Pacca et al. (2003) e que são as mesmas encontradas por Dorneles et al. (2006). Nesse trabalho, os autores fizeram uso de simulações para trabalhar com circuitos elétricos utilizando o software Modellus, verificando que o desempenho no âmbito de domínio de situações - problema dos alunos que desenvolveram atividades de modelagem e simulação computacionais

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26 a 30 de janeiro de 2015

acrescidas à estratégia de ensino proposta foi superior em relação aos alunos que não tiveram contato com a modelagem.

Gouveia (2007) investigou o ensino de circuitos elétricos utilizando como ferramenta o uso de desenhos. Naquele trabalho, o pesquisador trabalhou com imagens de elementos reais que constituem um circuito elétrico simples. Após a instrução, o pesquisador construiu circuitos elétricos em diferentes configurações e pedia aos alunos para representar o circuito elétrico com desenhos. Foi verificado que dificuldades com as representações simbólicas apontam problemas conceituais graves. Os erros de esquematização gráfica foram motivados pelo não domínio dos conceitos científicos. Quanto às dificuldades conceituais, o trabalho demonstra que o uso de desenhos é um instrumento auxiliar para explicitar e acusar as dificuldades dos alunos. Além disso, o professor pode atuar prontamente no sentido de ajudar a superar esses obstáculos, usando uma linguagem mais próxima dos alunos, evitando, a priori, a relação entre os conceitos e suas representações simbólicas abstratas.

No trabalho de Gobara et al. (2002), os autores utilizaram um software de simulação (Prometeus) como ferramenta para confrontar as concepções espontâneas apresentadas pelos estudantes envolvendo o conteúdo de mecânica. Ao utilizar o software, o aluno escolhia uma dada situação e o programa a simulava. Após algum tempo, o programa para e congela a imagem na tela. Em seguida, uma questão sobre as forças responsáveis pelo movimento observado é feita ao aluno, perguntando ao aluno sobre as forças responsáveis pelo movimento observado, apresentando afirmações, retiradas da pesquisa em concepções espontâneas, para que esse pudesse escolher uma correta. Após alguns segundos simulando o comportamento do sistema caso a resposta do aluno fosse verdadeira, o software pergunta ao estudante se deseja continuar utilizando aquela simulação ou trabalhar em outra situação. O programa em nenhum momento revelava a resposta correta, mesmo sendo certa a opção de simulação escolhida pelo aluno. O objetivo dos autores era que os alunos confrontassem suas concepções com o que observam.

Coelho (2002) procurou obter alguma compreensão sobre como professores de Física de nível médio que concebem e usam a Informática em sua prática pedagógica, bem como sobre suas expectativas e necessidades sobre esta tecnologia. As conclusões obtidas pelo autor, após apresentar aos professores objetos virtuais de aprendizagem, foi que há necessidade de que os professores atuantes no ensino médio conscientizem-se da necessidade da discussão crítica e profunda dos objetivos de sua prática e do papel das tecnologias digitais nesta, uma vez que a função das novas tecnologias não se resume apenas em transmitir o conhecimento, mas sim favorecer a construção do mesmo.

Na investigação de Camiletti e Ferracioli (2001), os autores utilizaram o Ambiente de Modelagem Computacional STELLA em um curso de extensão intitulado Representação e Modelagem de Sistemas Físicos com o Computador. No ambiente, após a construção do modelo, é possível também visualizar as equações matemáticas de diferenças, geradas pelo STELLA. Segundo os autores, durante o processo de desenvolvimento do modelo computacional, várias dificuldades foram encontradas pelos alunos e, entre as principais, pode-se citar a falta de entendimento do conteúdo em estudo e do ambiente computacional. Ao utilizar o ambiente, alguns alunos tentaram representar por expressões matemáticas os conceitos trabalhados, tais como foram apresentadas no material instrucional,

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outros, porém, buscaram estabelecer conexões entre variáveis no sentido de representar a dependência entre elas. Apesar das dificuldades levantadas pelos autores, os mesmos concluem que a estratégia aplicada no curso propiciou aos estudantes construírem seus próprios modelos e discutirem ideias que os levaram a progredir no processo de construção dos modelos.

## Embasamento Teórico

- O AVE foi elaborado atento em duas propostas: a preocupação quanto à ergonomia do software, que comentaremos em uma seção posterior e a preocupação com o ensino de conceitos, a qual nos embasamos, teoricamente no Modelo de Mudança Conceitual e na Teoria da Aprendizagem Significativa.
- O Modelo de Mudança Conceitual, proposto no início de 1980, teve como objetivo descrever as etapas pelas quais o estudante passaria enquanto fossem apresentados conceitos que confrontassem com seus conhecimentos empíricos.

Segundo Strike e Posner (1982), ao se deparar com um problema, o estudante utiliza seu campo de conhecimento para resolvê-lo. Porém, se seu conhecimento não for capaz de atender as exigências do problema, o estudante poderá ir à busca de novos conhecimentos para encontrar a solução do mesmo.

Com isso, os autores do Modelo de Mudança Conceitual propuseram quatro etapas nas quais o estudante deveria passar para aprenderem novos conceitos científicos: a insatisfação com suas concepções, o novo conceito deve ser inteligível, plausível e fértil Strike e Posner (1982; 1992). Este modelo sofreu muitas críticas ao longo dos os anos de 1980 e 1990, que podem ser vistas em .(VILLANI & ORQUIZA, 1993; ARRUDA & VILLANI, 1994; CHINN & BROWER, apud ARRUDA e VILLANI, 1994; MORTIMER, 1996; VILLANI & C., 1997), o MMC passou por algumas revisões sendo reapresentado no início da década de noventa do século XX ( HEWSON, 1981; HEWSON e THORLEY,1989; HEWSON, 1992; STRIKE e POSNER, 1992).

A organização dos conteúdos contidos no portal teve como pressuposto teórico Teoria da Aprendizagem Significativa (TAS). O foco da Teoria da Aprendizagem Significativa são as mudanças sofridas pela estrutura cognitiva do aluno quando uma nova informação se relaciona com uma informação já existente, conhecida como subsunçor (AUSUBEL, 1980, 2003; MOREIRA, 1983). Ausubel define a estrutura cognitiva como uma estrutura de ideias já existentes (conhecimentos) com determinado grau de clareza, estabilidade e diferenciação.

## Metodologia

Para elaborar o AVE, nos embasamos no Modelo de Mudança Conceitual e na Teoria da Aprendizagem Significativa como referenciais teóricos de aprendizagem, desde a estrutura das páginas até a inserção dos conteúdos.

Em um primeiro momento da confecção do portal, elaboramos uma situação na qual o aluno precisava utilizar de suas concepções para resolver dois problemas que envolviam circuitos elétricos simples.

Nesta etapa, o objetivo foi provocar a insatisfação do aluno frente suas concepções, primeiro estágio, segundo Posner (1982), para provocar a mudança conceitual. Na segunda etapa, apresentamos o conteúdo conforme os indicativos de Ausubel para elaboração de um material potencialmente significativo.

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No primeiro nível, os alunos precisavam apresentar pré-disposição em aprender o conteúdo. Esse indicativo foi alcançado por dois motivos: o uso do computador apresenta potencialidade no quesito motivação, uma vez que levar os alunos para a Sala de Tecnologia Educacional foge das condições cotidianas de ensino. O segundo fator é a busca de elementos para resolver o problema que fora apresentado na primeira parte do portal.

Os conceitos contidos no portal foram elaborados para interagirem com os conceitos subsunçores presentes na estrutura cognitiva do aluno. Esses subsunçores serviram de âncora para os novos conceitos contidos no portal.

Por fim, os conteúdos foram organizados e apresentados aos alunos de maneira hierárquica, ou seja, os conceitos mais inclusivos relativos ao estudo dos circuitos elétricos simples foram apresentados primeiros aos alunos, seguido dos conceitos mais específicos. Segundo Ausubel (2003), este tipo de organização do conteúdo do material é característica do princípio da diferenciação progressiva.

Na última etapa do portal, foram apresentados dois novos problemas sobre circuitos elétricos simples para verificarmos se o material elaborado foi potencialmente significativo e, consequentemente, se houve aprendizagem significativa.

Construímos um mapa conceitual que serviu de link de navegação. Neste mapa, cada conceito correspondia a um link que tinha como função levar o aluno para a página do conceito escolhido conforme representado na

Figura 1 .Figura 1. Mapa conceitual das seções do conteúdo sobre circuitos elétricos simples.

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Todavia, para o aluno acessar os conceitos mais específicos, ou até mesmo conceitos do mesmo nível, era necessário voltar ao conceito mais inclusivo e acessar novamente a página do mapa conceitual. Desta maneira, o aluno era levado a promover a reconciliação integrativa.

Com isso, o mapa conceitual foi a ferramenta utilizada para permitir ao aluno a promoção da reconciliação integrativa e a diferenciação progressiva dentro do portal.

## Ambiente Virtual de Ensino

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Para responder a questão básica de pesquisa, foi elaborado um Ambiente Virtual de Ensino (AVE), disponibilizado no endereço www.dfi.ufms.br/elieverson. Esse ambiente foi utilizado pelos alunos como material instrucional durante a aplicação da sequência didática na escola e poderia ser acessado fora do ambiente escolar. Para melhor entendimento da estrutura do portal, a sua descrição será realizada em três etapas:

- I - Orientação de navegação ao usuário;
- II - Problemas envolvendo circuitos elétricos simples;
- III - Apresentação dos conteúdos.

Cada etapa será descrita posteriormente. No entanto, é oportuno citar que em todas foi considerado o fator ergonomia do ambiente, em especial, o elemento usabilidade.

Segundo Fialho &amp; Santos (1995), ergonomia trata-se da produção do conhecimento necessário em relação às concepções de instrumentos, máquinas e dispositivos, que são utilizados para propiciar o máximo de conforto, segurança e eficácia.

A usabilidade, uma das propriedades da ergonomia, norteia a qualidade da interface homem - computador em relação a um software, referindo-se à qualidade de uso do produto (SHACKEL, 1991). A qualidade da usabilidade, segundo Hack et al., (2009), é avaliada tomando por base três critérios: Eficiência do software; Efetividade e Satisfação.

De acordo com Soares (2004), a eficiência está ligada ao mínimo esforço que o aluno1 deverá fazer para executar uma determinada tarefa. Quanto à efetividade, a avaliação é feita de acordo com a quantidade da tarefa realizada pelo usuário, ou seja, até o ponto da tarefa o usuário conseguiu chegar.

Por fim, a satisfação do software diz respeito ao fato de o aluno conseguir cumprir a tarefa que a ele foi proposta. Portanto, o software não deve causar frustrações nas expectativas dos alunos, pois o efeito pode ser uma insatisfação do aluno em relação ao uso do software.

As páginas do AVE foram formatadas para evitar a utilização das barras de rolagens verticais e horizontais. Outro aspecto da usabilidade é relacionado à localização dos links nas páginas. Em todas as páginas, os link, para voltar às páginas anteriores foram desenvolvidos no formato de mapa conceitual e são encontrados na parte superior direita da tela. Desta maneira, o aluno não precisa ficar procurando o link para voltar à página anterior.

O AVE foi dividido em três partes. Na primeira, foram construídas páginas que servem para nortear o usuário na navegação. Ao acessar o portal, as páginas, cujo plano de fundo é preto, conterá informações necessárias para o usuário navegar no ambiente. Em todas as partes do portal, houve diferenciação dos planos de fundo para facilitar a localização e navegação do aluno no ambiente.

## Considerações Finais

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O computador é uma ferramenta potencialmente eficiente para ser utilizada no ensino. No entanto, apenas o próprio computador com seus softwares não é suficiente para garantir a aprendizagem do aluno. Para elaborar uma estratégia que faça uso da informática, é necessário que os objetivos de ensino sejam bem definidos.

Neste trabalho foi apresentado um ambiente virtual de ensino que teve como objetivo confrontar as concepções prévias dos alunos perante a uma situação problema e também organizar os conteúdos de uma parte da eletrodinâmica dentro de uma lógica ausubeliana.

Com essa organização, o aluno pode ter acesso ao conteúdo a partir de conceitos mais gerais e, após navegar pelo ambiente, encontrar os conceitos mais específicos. Esta é uma característica da diferenciação progressiva. Os mapas conceituais que estavam disponíveis na parte direita superior da tela, permitia que o aluno fizesse o caminho inverso, ou seja, navegasse do conceito mais específico para o conceito mais gera, processo que Ausubel denominou reconciliação integrativa.

A utilização de um ambiente virtual neste molde apresentado no trabalho pode ser um material potencialmente significativo para se ensinar circuitos elétricos simples. Porém, há de se frisar que o professor tem um papel muito importante, pois a eficiência do portal depende do enredo elaborado pelo professor para ministrar o conteúdo.

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