O USO DE MODELOS DIDÁTICOS ASTRONÔMICOS COMO FERRAMENTA NO PROCESSO DE ENSINO E ARENDIZAGEM DE PROFESSORES DA EDUCAÇÃO BÁSICA

## O USO DE MODELOS DIDÁTICOS ASTRONÔMICOS COMO FERRAMENTA NO PROCESSO DE ENSINO E ARENDIZAGEM DE PROFESSORES DA EDUCAÇÃO BÁSICA

## Cleberson José Cavalcanti¹, Roseli Pereira de Araujo , Prescila Terezinha 2 Viegas Debiasi³

- 1 Escola Estadual Professora Leonina Alves Coneglian, clebersoncavalcanti@hotmail.com
- 2 Diretoria de Ensino Região Bauru, roselipcopgeobauru@gmail.com
- 3 Diretoria de Ensino Região Bauru, pre\_viegas@hotmail.com

## Resumo

Este estudo tem como objetivos propor a construção e uso de modelos didáticos astronômicos que possibilitam demonstrar o movimento aparente do Sol e da Lua no céu, bem como estimar as posições e aparências desses astros em diferentes momentos de seus ciclos, para distintos lugares do planeta Terra, partindo de uma perspectiva tal como percebido por um observador terrestre. A descrição do processo de construção e utilização dos referidos modelos: o 'suporte para o globo terrestre escolar' e o 'simulador do Ciclo Lunar', instrumentos didáticos que visam auxiliar o aluno no entendimento de como o Sol ilumina as diferentes regiões da Terra em tempo real, ajudando-o a compreender os fusos horários e as estações do ano, e de como ocorrem as distintas fases do ciclo lunar, é feita com base na reflexão acerca de alguns dos conceitos básicos da Astronomia, tais como: coordenadas geográficas, pontos cardeais, meridiano, zênite, horizonte local, meio dia local, estações do ano, equinócios e solstícios, trajetórias aparentes dos astros, dentre outros, bem como da compreensão de seu processo de ensino. Acreditamos que o desenvolvimento de atividades de ensino que estimulem o uso das referidas ferramentas didáticas possa ser facilitador do processo de aprendizagem do aluno com relação aos conteúdos astronômicos, uma vez que propõe introduzir noções de conceitos astronômicos, geométricos, geográficos e espaciais e estabelecer suas relações, possibilitando-lhe vivenciar situações de ensino diante do conhecimento veiculado ativamente por materiais didáticos.

Palavras-chave : Astronomia. Movimento Aparente dos Astros. Modelos Didáticos. Ensino e Aprendizagem.

## Introdução

Por que ensinar conceitos de Astronomia nas escolas a partir da realidade local ou do entorno da escola e/ou do local em que se vive? Essa foi a principal questão que impulsionou a realização desse estudo e, valendo-se das dificuldades em ministrar aulas mais instigantes e motivadoras para alunos da Educação Básica, o que nos colocou junto a outros colegas professores, a fim de buscarmos cursos de formação complementar para ampliar os conhecimentos relacionados aos temas da Astronomia e seu ensino, assim como, desenvolver modelos, esquemas ou ainda experimentos que busquem proporcionar experiências interessantes aos alunos do

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23 a 27 de janeiro de 2017

Ensino Fundamental de uma escola da rede pública de ensino, do município de Lençóis Paulista, São Paulo (SP).

Nessa perspectiva, distintos olhares para questionamentos no campo do Ensino da Astronomia têm contribuído para sua discussão e reflexão, estreitando as relações entre a pesquisa, a escola e a comunidade em que está inserida, conforme esclarece Percy (1988),

A Astronomia está profundamente enraizada na história de quase todas as Sociedades, como um resultado de suas aplicações práticas e suas implicações filosóficas. Ela ainda tem aplicações diárias na determinação do tempo, estações, navegação e clima, assim como para questões de períodos mais longos como mudança climática e evolução biológica. A Astronomia não apenas contribui para o desenvolvimento da Física e outras ciências, mas é uma ciência importante e excitante por si mesma. Ela lida com a origem das estrelas, planetas, e a própria vida. Ela mostra nosso lugar no tempo e espaço, e nosso parentesco com outras pessoas e espécies na Terra. Ela revela um universo que é vasto, variado e maravilhoso. Ela promove curiosidade, imaginação, e um senso de exploração compartilhada e descoberta. Ela proporciona um hobby agradável para milhões de pessoas, sejam elas astrônomos amadores sérios, astrônomos teóricos e observadores casuais. Em um contexto escolar, ela demonstra uma abordagem alternativa do 'método científico' a observação vs. abordagem teórica. Ela pode atrair jovens para estudar ciência e engenharia, e pode aumentar o interesse público e compreensão da ciência e tecnologia - as quais são importantes em todos os países, sejam desenvolvidos ou em desenvolvimento (PERCY, 1988, p. 2 apud BRETONES, 1999, p.3-4).

Nesse sentido, se por um lado, acredita-se caber aos docentes dos mais variados níveis de escolaridade buscar novos recursos para o aprendizado próprio de seus alunos, por outro, segundo Neves (2011), no que se refere ao Ensino de Astronomia, tal aspecto fica comprometido, uma vez que se verifica a quase total ausência dessa ciência nos cursos de licenciatura de todo o país, conforme afirma a seguir,

No entanto, como sempre acontece em mudanças eÚou reformas escolares, a 'boa intenção' colapsou na falta de planejamento para recapacitar docentes e integrar a mudança com melhorias no ensino de graduação de diferentes cursos, especialmente Biologia, Geografia, Física, Matemática e Licenciatura em Ciências. A esmagadora maioria desses cursos não conhecem, em seus currículos, a ciência de Astronomia (NEVES, 2011, p.13).

Também nesse sentido, Langhi e Nardi (2012), segundo resultados de pesquisas, constataram a falta da disciplina de Astronomia na formação dos futuros professores, principalmente os dos anos iniciais, podendo, consequentemente, gerar-lhes problemas com relação ao entendimento e ao ensino de conceitos de Astronomia. Para esses autores, a carência formativa sobre temas de Astronomia não somente limita os docentes na compreensão dos conteúdos essenciais, como também dificulta visualizarem ou criarem estratégias metodológicas a respeito de como abordar o ensino de Astronomia com seus alunos.

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Com base em tais idéias, este estudo tem como objetivo propor atividades de ensino sobre temas relacionados à Astronomia, tais como: ciclo dia e noite, estações do ano e fases da Lua, envolvendo a construção e utilização de ferramentas didáticas simples, porém, inovadoras, no sentido de inserir recursos materiais, de baixo custo e de fácil manipulação, tais como: um suporte para o globo terrestre escolar e um simulador do Ciclo Lunar, a partir de proposta metodológica voltada para a inclusão da temática astronômica nem sempre presente nas aulas de Ciências, Física e áreas afins, ainda que bem incentivada pelas diretrizes oficiais, como os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs) (BRASIL, 1998), que aponta, segundo citação a seguir, que o trabalho com conteúdos de Astronomia permite aos alunos desenvolver habilidades de observações contínuas do céu, bem como fomentar a explicitação das ideias intuitivas dos estudantes sobre os fenômenos observados e suas implicações para com o aspecto sócio-histórico a partir do qual se desenvolvem:

'O estudo de Ciências Naturais tem como um de seus papeis principais à preparação dos jovens cidadãos para enfrentar os desafios de uma sociedade em mudança contínua. O conhecimento científico é um elemento-chave na cultura geral dos cidadãos, pois o acesso a esse conhecimento os habilita tanto para se posicionar ativamente diante das modificações do mundo em que vive como para compreender os fenômenos observáveis na Natureza e no Universo.' (BRASIL, 1998, p.131).

Nesse sentido, espera-se, com este estudo, poder contribuir com a formação docente, a partir da discussão sobre como tais materiais didáticos podem auxiliar na aprendizagem dos temas abordados, avaliando suas potencialidades e limitações, a partir da reflexão sobre as questões que se apresentam, como: Quais modelos didáticos são utilizados na escola para estudar sobre os referidos temas de Astronomia? Esses modelos ajudam o aluno a compreender conceitos a partir da realidade da escola e/ou do ambiente em que se vive, atribuindo-lhes significado? Ou ainda, em que medida esses modelos contribuem para os estudos da Astronomia na realidade e para a prática docente?

## Metodologia

## O Suporte para o Globo Local

Sugerimos que o processo metodológico, de caráter qualitativo, seja realizado com professores da Educação Básica de Ciências, Física, Matemática e áreas afins e, posteriormente, com alunos dos sétimo e oitavo anos do Ensino Fundamental da rede pública e/ou particular de ensino. Para esses anos de escolaridade, o ensino de Astronomia, área das Ciências Naturais, se faz presente nos Cadernos do Professor e do Aluno, material didático previsto em documentos oficiais da Secretaria da Educação do Estado de São Paulo, e na maioria dos livros didáticos de Ciências adotados pelas escolas de Educação Básica brasileiras.

Nesse sentido, acredita-se que,

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A mediação do professor será benéfica quando ajudar o próprio estudante a imaginar e explicar aquilo que observa, ao mesmo tempo em que torne acessíveis informações sobre outros modelos de Universo e trabalhe com eles, quando for o caso, os conflitos entre as diferentes representações. Neste trajeto, os estudantes devem incorporar novos enfoques, novas informações, mudar suas concepções de tempo e espaço (BRASIL, 1998, p. 40).

Neste estudo, propomos a construção e a utilização de dois modelos astronômicos a serem empregados como ferramenta didática para o ensino de conceitos de Astronomia: um suporte para o globo terrestre escolar e um simulador do Ciclo Lunar . A ideia de construção de tais modelos nasceu a partir de nossa participação em um curso de formação continuada, oferecido aos professores da Educação Básica pela Universidade Estadual Paulista 'Julio de Mesquita Filho' UNESP - Campus de Bauru em parceria com a Diretoria de Ensino - Região Bauru da Secretaria da Educação do Estado de São Paulo - SP.

Para a construção do suporte para o globo terrestre escolar, conforme mostra figura1, partimos do modelo didático original, Il Mappamondo Parallelo (LANCIANO, 2009), conforme mostra figura 2 a seguir:

Figura 1: suporte para o globo terrestre escolar, modelo idealizado pelos autores.

Figura 2: Il Mappamondo Parallelo, modelo idealizado por Lanciano (2009).

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Fonte: Os autores. Fonte: Imagem original: Lanciano (2009)

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O conhecimento e manipulação do modelo original (Figura 2), durante o curso de formação, contribuiu para (res)significarmos nossa metodologia em lidar com conceitos astronômicos ligados ao sistema Sol-Terra-Lua e propor uma adequação no referido modelo, idealizado por Lanciano (2009), de modo a representar fisicamente os elementos horizonte local e o meridiano terrestre a partir de diferentes lugares no planeta.

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Nesse sentido, esse modelo de suporte para o globo terrestre escolar (Figura 1), o qual denominamos 'arco de sustentação', na verdade, consiste em introduzir no modelo original (Figura 2), uma 'régua de meridiano', simulando uma das linhas fundamentais de referência da 'esfera celeste' (Figura 3) que liga os pontos norte e sul do horizonte do observador, a partir de uma perspectiva geocêntrica, permitindo visualizar o movimento aparente do Sol para distintas latitudes pretende auxiliar os alunos no entendimento dos conceitos presentes nos componentes curriculares de Ciências, Física, Matemática e Geografia, como: coordenadas geográficas latitude e longitude, pontos cardeais, meridiano, zênite, horizonte local, meio dia local, estações do ano, equinócios e solstícios, trajetórias aparentes dos astros, ângulos, dentre outros, os quais, acreditamos, requererem grande abstração e uma adequada transposição didática para serem compreendidos.

Os suportes dos globos terrestres comumente usados nas escolas, são moldados de tal forma que, ao serem observados ou manuseados, apresentam aos alunos o eixo de rotação da Terra inclinado em relação ao plano de sua órbita ao redor do Sol. Nessa disposição, esse modelo, segundo Lanciano (2009), não representa a posição real da Terra no espaço, segundo o ponto de vista do observador no local do planeta em que se encontra. O uso do globo paralelo como ferramenta para a prática didática, segundo a autora, dentre seus objetivos, é útil para compreender facilmente o ciclo dia e noite, os fusos horários e as estações do ano. Também esclarece de forma simplificada as diferenças entre os conceitos de Norte e Sul, de alto e baixo , para cima e para baixo , entre outros, muitas vezes, malentendidos pelos alunos.

Por essa razão, propomos este estudo a partir de modelos que busquem contribuir para a compreensão e leitura dos fenômenos astronômicos que se apresentam no dia a dia, ou seja, a partir da realidade local ou fenômeno nos quais os alunos tenham oportunidades de observar e discutir seus resultados, gerando possibilidades de aprendizado.

## O Simulador do Ciclo Lunar

A experimentação é uma das ações pedagógicas recomendadas pelos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs) para o processo educativo (BRASIL, 1998) porque permite provocar no aluno motivação para aprender, o que pode estimular os professores de Ciências, Física, Geografia, Matemática e áreas afins a introduzir em seus planejamentos escolares conceitos astronômicos que envolvam amplo conhecimento dos fenômenos físicos, dentre os quais, destaca-se o estudo do Sistema Sol-Terra-Lua.

Para a proposta deste experimento, é recomendado ao professor desafiar os alunos a observar o céu de cada dia durante todo um ciclo lunar. O intuito é fazê-los compreender como surgiram as primeiras ideias sobre o ciclo lunar, a partir da observação contínua do astro no céu, e relacioná-las a organização do tempo social. Sugere ainda, que para este estudo, ele o faça a partir de um primeiro referencial, no caso, a construção de uma maquete representando o sistema Sol-Terra-Lua. A finalidade deste experimento, também com base nos estudos de Saraiva et al.

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(2007), é fazer com que o aluno interprete o 'jogo de luz e sombra' que existe entre os três astros.

No entanto, este, que, aparentemente, se mostra como um experimento simples, a partir de ilustrações de livros didáticos (Figura 4) ou versões similares disponíveis em multimídias, acaba revelando-se distante da dinâmica escolar, por exigir dos alunos noções de conceitos astronômicos, físicos, matemáticos, geográficos e espaciais, para ser executado.

Figura 3: Representação do ciclo lunar e das fases da Lua além do Equador CelesteFonte: Imagem disponível em &lt;http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Moon\_phases\_00&gt; Acesso em 20/08/2016.

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Neste sentido buscamos desenvolver dois modelos simples (Figuras 5 e 6) que permitam ao professor simular em sala de aula as distintas fases que compõe o ciclo da Lua. Segundo a bibliografia de referência, Essas ferramentas utilizam objetos tridimensionais para simulação das fases da Lua e de todo seu ciclo. Para a sua construção foram observados os seguintes aspectos: o baixo custo dos materiais, a possibilidade de facilitar a transposição didática desse conteúdo, pelo professor, além de permitir a comparação do fenômeno real observado (o ciclo lunar) com o simulado a partir do experimento.

Figuras 4 e 5: Representação do ciclo lunar e das fases da Lua a partir da utilização do cubo e do cilindro.

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Fonte: Os autores.

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Baseados nas dificuldades que surgem em sala de aula, tanto para os professores que visam transmitir o conteúdo proposto pelo currículo, quanto para os

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alunos que tentam sair do abstrato e formar um conceito lógico que represente o ciclo lunar, os modelos do cubo e do cilindro se apresentam como um ferramenta que tenta ser facilitadora nesse processo.

- O cubo, desenvolvido em papel cartão de cor preta ou até mesmo através de adaptações em caixas de papelão, apresenta arestas de aproximadamente 18 cm, que contém sete circunferências com cerca de 1,8 cm. Em uma delas na circunferência central tem-se uma circunferência maior, logo acima, por onde seja possível acoplar uma fonte luminosa (lanterna) que representa o Sol. Vindo da tampa de cima e ao centro, coloca-se uma esfera de isopor, de aproximadamente 3,0 cm, suspensa por uma haste metálica ou palito. Com isso, após colocar a lanterna em seu devido lugar e acendê-la, tendo a esfera corretamente posicionada, basta que o aluno vá olhando em cada circunferência, e tem-se o ciclo lunar, com suas quatro fases, devidamente representado. A cada observação, tem-se um novo dia do ciclo e para cada aresta uma fase representativa da Lua.
- Já o cilindro, que tem aproximadamente 17 cm de diâmetro, tem 28 circunferências e acima de uma delas uma maior, onde se coloca a fonte luminosa (lanterna) que representa o Sol. O modelo é confeccionado em material preto, podendo ser, E.V.A., papelão, color set ou semelhante. A altura é de aproximadamente 25 cm. Na tampa superior, bem ao centro, coloca-se uma haste ou palito para fixar a esfera de isopor que representa a Lua. Com tudo montado, ou seja, 'Lua e Sol', basta que o aluno vá mudando seu campo visual, que é cada uma das circunferências, para ter o ciclo lunar representado.

Dessa forma, espera-se que os modelos consigam auxiliar os alunos, principalmente os de sexto e sétimo anos do Ensino Fundamental - Anos Finais, na transposição do abstrato para o real e, ajude os professores a contemplar as habilidades e competências sugeridas pelo currículo. Como atividade multidisciplinar, podem ser envolvidas outras disciplinas na confecção dos objetos geométricos.

## Resultados

Acreditamos que agindo como mediador do processo educativo, o professor poderá oferecer oportunidades aos próprios estudantes de construírem suas trajetórias de aprendizagem, compreendendo as relações entre conceitos da Matemática, da Astronomia, da Física, da Geografia e das demais áreas afins, levando-os à introdução de noções astronômicas, geométricas, geográficas e espaciais, facilitando-lhes, assim, a aprendizagem dos conteúdos ensinados nessas ciências.

A linguagem abstrata com a qual comumente são tratados os conceitos astronômicos, muitas vezes revela ao professor as dificuldades dos seus alunos em compreenderem o conteúdo estudado, fato que nos impulsionou a propor um estudo envolvendo a construção e uso de modelos didáticos astronômicos, pelos professores e alunos da Educação Básica, de modo a antecipar a utilização de teorias, esquemas e regras a serem ensinados sobre temas, como movimento aparente dos astros no céu e fases da Lua, por exemplo.

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Assim, acreditamos que as ferramentas didático-pedagógicas propostas poderão auxiliar no processo de ensino e aprendizagem de conteúdos da Astronomia, como o ciclo lunar, por exemplo, possibilitando, conforme sugere Bizzo (2002), mostrar o papel ativo do professor e do aluno diante do conhecimento veiculado ativamente por materiais didáticos.

## Considerações finais

A partir da proposição de construção e uso de modelos astronômicos como ferramenta didática em atividades de ensino para alunos da Educação Básica, o presente estudo, após uma introdução sobre a importância e a necessidade de o professor avançar na sua formação científica e pedagógica, compreendendo conceitos, planejando e executando atividades de ensino que busquem assegurar a aprendizagem significativa de fenômenos astronômicos por seus alunos, espera-se que tais atividades possam ser elaboradas e complementadas mediante a necessidade dos professores, com a finalidade de favorecer um ambiente intelectual apropriado para lidar com os problemas conceituais dos educandos, de maneira que possam superá-los, servindo inclusive como bases para outros artigos e estudos.

## Referências

BRASIL. Secretaria de Educação Fundamental. Parâmetros curriculares nacionais: Ciências Naturais - terceiro e quarto ciclos do ensino fundamental. Brasília: MEC/SEF, 1998.

BRETONES, Paulo Sergio. Disciplinas introdutórias de Astronomia nos cursos superiores do Brasil . Campinas: IG/UNICAMP, 1999, 187p. Dissertação de mestrado.

BIZZO, Nélio. Ciências: fácil ou difícil? 2ª Ed. São Paulo: Ática, 2002.

LANCIANO, N. Strumenti per i giardini del cielo . Italia: Roma: Editora Junior; Quaderni di Cooperazione Educativa, 2009.

LANGHI, R.; NARDI, R. Dificuldades encontradas nos discursos de professores dos anos iniciais do ensino fundamental em relação ao ensino de astronomia. Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia , n. 2, p.75, 2005.

LANGHI, R.; NARDI, R. Educação em astronomia : repensando a formação de professores. São Paulo: Escrituras Editora, 2012.

NEVES, M. C. D. Astronomia e Cosmologia : Fatos, conjecturas e refutações. Maringá: Editora da Universidade Estadual do Maringá, 2011.

SARAIVA, M. F. O.; AMADOR, C. B.; KEMPER, E.; GOULART, P.; MULLER, A. As fases da Lua numa caixa de papelão. Revista Latino-Americana de Educação em Astronomia - RELEA , n. 4, p. 9-26 , 2007.

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