Planilhas eletrônicas como facilitadoras da aprendizagem em Física

## PLANILHAS ELETRÔNICAS COMO FACILITADORAS DA APRENDIZAGEM EM FÍSICA

## Argemiro M. Bastos 1 , Tales B. Marcello 2

1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amapá (IFAP) - Campus Macapá, argemiro.bastos@ifap.edu.br

2 Universidade Federal do Amapá (UNIFAP), tbmarcello.ap@gmail.com

## Resumo

O uso de planilhas eletrônicas no processo de desenvolvimento do raciocínio lógico-dedutivo do aluno da educação básica pode ser uma ferramenta minimizadora da dificuldade de compreensão teórica observada nesse nível de ensino. Este estudo avaliou o uso de planilhas eletrônicas aplicadas ao ensino como ferramenta de aprendizagem e fixação de conteúdo. Durante o segundo semestre de 2015, foi desenvolvido um projeto de modelagem educativa a partir do software LibreOffice Calc em três turmas (86 alunos) do Ensino Médio Integrado do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amapá (IFAP) - câmpus Macapá. Foram aplicados questionários diagnósticos, elaboradas duas atividades de modelagem e posterior avaliação do impacto do uso destas na fixação de conceitos de Gravitação e Óptica Geométrica. A avaliação do rendimento dos alunos foi comparada por meio de dois questionários objetivos, aplicados antes e depois das atividades de modelagem, sendo as notas obtidas submetidas ao teste 't' de Student. O aproveitamento dos alunos que utilizaram as planilhas foi estatisticamente maior comparado ao dos alunos que utilizaram as anotações das aulas. Os alunos reportaram que as planilhas contribuíram para o aprendizado, pois a partir das situações simuladas houve aprofundamento da base teórica desenvolvida. A contínua motivação e interesse dos alunos nos temas abordados sinaliza melhora nas competências básicas para compreender a Física como uma representação da natureza baseada na experimentação e abstração.

Palavras-chave : Ferramenta de Ensino, Física, Gravitação, LibreOffice Calc, Óptica.

## 1. Introdução

Ensinar Física não é uma tarefa fácil para o profissional da área. A aprendizagem em Física pressupõe análise de atividades cognitivas fundamentais como conceptualização, resolução de problemas e também compreensão de textos. Há então a necessidade de diversificar as ferramentas que auxiliem o aprendizado do aluno e concorram para a construção do conhecimento de forma plena. O sistema de ensino brasileiro tem experimentado, com o uso do computador, um impulso de qualidade vista por muitos como uma revolução no meio educacional, atendendo a necessidade de utilizar novas ferramentas tecnológicas no ensino. Nesta perspectiva, o uso de planilhas eletrônicas vem lançar um novo olhar sobre esta questão. Utilizando o LibreOffice Calc (software livre), o trabalho propõe o avaliar a eficiência do uso de atividades de modelagem relacionadas aos conteúdos que geralmente apresentam dificuldade de entendimento por parte dos alunos do Ensino Médio, como Gravitação e Óptica Geométrica.

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23 a 27 de janeiro de 2017

O uso do computador em uma simulação ou na modelagem matemática é uma possibilidade de transição dos modelos tradicionais de ensino à construção de formas alternativas de ensinar Física. O LibreOffice Calc é um software livre similar ao Excel, destinado à criação de planilhas eletrônicas, ou seja, ao invés de trabalhar com números usando um lápis, uma folha de papel e uma calculadora, estes são digitados em uma tabela eletrônica onde é possível alterar e atualizá-los sempre que necessário (OLIVEIRA, 2012). O software livre se apresenta como uma solução eficiente para este fato, além de se poder obtê-lo e utilizá-lo com custo acessível às escolas. Essas são algumas das formas com que o software livre tem contribuído no meio educacional. Sem contar a oportunidade de promover a inclusão digital e liberdade que este tem por natureza e que é sua essência (DA SILVEIRA, 2003).

O sucesso do ensino de Física depende da capacidade de o aluno aprender a aprender e a pensar, fazendo a ponte entre teoria e prática. Desta forma, ele estará apto a fundamentar a crítica e a argumentar com base em fatos. Neste sentido, o uso da modelagem é uma ferramenta que busca associar e correlacionar o que é previsto (teoria) e o que é observado (experiência). O uso de planilhas do LibreOffice Calc pode apresentar resultados numéricos das medidas realizadas ou propostas que ao serem confrontadas com a formulação teórica do fenômeno enriquecem a interação dos alunos com os conceitos da Física de forma proveitosa do ponto de vista tanto didático como vivencial.

## 2. Materiais e métodos

Segundo Ostrowski (2002) os softwares de simulação possibilitam a visualização de modo virtual de situações da realidade, permitindo ao aluno desenvolver hipóteses, testá-las e analisar os resultados difíceis de serem vividos naturalmente. A escolha do LibreOffice Calc para a elaboração da atividade proposta neste trabalho deu-se em virtude da facilidade de interface da planilha com o usuário e de sua disponibilidade, além da possibilidade de exibição de dados tabulares e gráficos. Este estudo é de natureza indutiva, a partir de uma abordagem que visa mensurar a eficiência da utilização de planilhas eletrônicas como facilitadoras de aprendizagem em Física. O projeto foi desenvolvido com 86 alunos, no período de agosto/2015 a dezembro/2015, nas turmas 1012-A Alimentos (1ª série, 30 alunos), 4022-A Mineração (2ª série, 28 alunos) e 1032-A Alimentos (3ª série, 28 alunos), turno vespertino, dos cursos integrados do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amapá (IFAP) campus Macapá. A partir da análise das dificuldades de aprendizagem relatadas pelos alunos, foram propostas 2 (duas) atividades de modelagem. As discussões sobre a precisão, aplicabilidade cotidiana e mudanças de variáveis foram confrontadas com a base científica que explica o problema. O objetivo deste procedimento foi comprovar a lógica dos resultados obtidos e ao mesmo tempo observar a influência de fatores ausentes ou desprezados na execução da modelagem. Para avaliar o impacto das atividades na fixação de conceitos de Gravitação e Óptica Geométrica os alunos responderam a dois questionários contendo 10 questões objetivas de cada tema. Tais questionários foram compostos de questões quantitativas extraídas de processos seletivos diversos de Universidades brasileiras, com grau de complexidade médio.

O primeiro questionário objetivou avaliar a percepção do aluno sobre o tema. Em seguida cada turma foi dividida aleatoriamente em dois grupos com o mesmo

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número de alunos, sendo trabalhado o desenvolvimento das planilhas em um grupo (grupo A) e o outro desenvolveu o conteúdo com aulas expositivas (grupo B). Esta etapa foi realizada durante oito (8) horas aulas. O questionário final foi o mesmo para os dois grupos e em sua resolução o grupo A utilizou as planilhas elaboradas e o grupo B as anotações das aulas. Em ambos os questionários foram atribuídas notas de 0 a 10, correspondendo ao número de acertos. Estatisticamente, a normalidade das notas dos alunos foi testada usando o teste de Shapiro-Wilk. Comprovada a normalidade, foi aplicado o teste 't' de Student unicaudal para amostras independentes para testar a diferença significativa ao nível de 5% entre os grupos. Este teste é utilizado, principalmente, para comparar médias para um mesmo grupo de sujeitos em relação a uma variável que neste caso foi a nota obtida no questionário. Se a probabilidade desse resultado ter ocorrido for muito pequena, podemos concluir que o resultado observado é estatisticamente relevante. Essa probabilidade também é chamada de p-valor ou valor p.

## 3. Construção das atividades de modelagem educativa

Os temas reportados como de maior dificuldade de compreensão por parte dos alunos da turma de 1ª série 1011-A foi Gravitação Universal, e nas turmas de 2ª e 3ª série, por estarem estudando o mesmo assunto, foi Óptica Geométrica. Identificando essas dificuldades e o interesse dos alunos no uso de ferramentas tecnológicas para seu aprendizado, foram confeccionadas duas atividades de modelagem educativa nomeadas como Gravitação Universal e Óptica Geométrica utilizando o software proposto pelo projeto, LibreOffice Calc .

Como forma de organizar e tornar as atividades mais intuitivas, cada arquivo criado no Calc foi divido em 04 (quatro) planilhas: Abertura, Teoria, Prática e Bibliografia. A figura 1 apresenta as planilhas de abertura das atividades de modelagem Gravitação Universal e Óptica Geométrica, contendo figuras referentes ao assunto, o título do projeto destacado na barra superior, um cabeçalho com informações a respeito do autor, e logo abaixo no quadrado verde no centro, está o título da atividade e um sumário com hiperlinks que levam às demais planilhas. Como alternativa de navegação, na parte inferior encontra-se um hiperlink com a inscrição próxima, possibilitando a navegação para segunda planilha.

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Figura 1 : planilhas de abertura das atividades de modelagem Gravitação Universal e Óptica Geométrica.

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Na figura 2 é possível visualizar os ambientes fornecidos pela planilha 2, que tratam da parte teórica das atividades, nesta planilha são descritas as propriedades físicas e teóricas dos assuntos tratados, possuindo nas mesmas fórmulas e imagens para representação e exemplificação dos conceitos físicos fornecidos.

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Figura 2 : Planilha 2 das atividades de modelagem Gravitação Universal e Óptica Geométrica.

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Na figura 3 são apresentadas as planilhas que envolvem a aplicação da teoria vista na planilha 2, por meio de simulações ocorridas com a inserção de valores pelo usuário, a planilha da esquerda refere-se à prática da atividade voltada para Gravitação Universal, e a do lado direito à atividade envolvendo Óptica Geométrica.

Figura 3: Planilha 3 das atividades de modelagem Gravitação Universal e Óptica Geométrica.

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As duas atividades possuem três simulações cada, na planilha da esquerda as simulações dizem respeito à obtenção da força de atração entre dois corpos celestes, velocidade e período de um corpo em determinada órbita e aceleração gravitacional na superfície de um corpo, cada simulação contém o formalismo matemático que a caracteriza que foram usadas no LibreOffice Calc para calcular o desejado, assim o usuário pode verificar manualmente e conferir se o que ele fez está correto ou precisa ser refeito.

As discussões sobre a precisão, aplicabilidade cotidiana e mudanças de variáveis foram confrontadas com a base científica que explica o problema. O objetivo deste procedimento foi comprovar a lógica dos resultados obtidos e ao

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mesmo tempo observar a influência de fatores ausentes ou desprezados na execução da modelagem.

## 4. Avaliação da aprendizagem

As turmas foram submetidas ao primeiro teste em sala de aula, não havendo diferença estatística entre as notas dos alunos. A partir deste teste foi possível realizar um estudo inicial com relação ao nível em que cada turma se encontrava na fase inicial da execução do projeto.

Quanto ao segundo questionário, a análise dos resultados, após o teste de normalidade e aplicação do teste 't' de 'Student', corrobora a hipótese de que o uso das planilhas eletrônicas facilitou a aprendizagem dos temas de Gravitação Universal e Óptica Geométrica. O teste 't' nos permite afirmar com 95% de confiança que existem diferenças significativas (p = 0,0008) entre o aproveitamento dos alunos que utilizaram as planilhas e aqueles que utilizaram apenas as anotações das aulas (Figura 4).

Figura 4: Média ± desvio padrão das notas dos alunos das três turmas avaliadas no 2º questionário. Médias com letras diferentes indicam diferenças significativas entre os grupos pelo teste t (p&lt;0,01). Grupo A: alunos que responderam o questionário utilizando as planilhas elaboradas e grupo B: alunos que responderam o questionário com auxílio de anotações das aulas.

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Questionados sobre o aproveitamento, alunos que utilizaram as anotações de aulas reportaram dificuldade em 'aplicar as fórmulas' (mesmo que anotadas no caderno); enquanto que para os alunos que utilizaram as planilhas disseram que 'ficou mais fácil' interpretar os dados e utilizá-los nas planilhas. Para o professor, a diferença está no fato de que os alunos 'mesmo anotando as fórmulas têm dificuldade de reconhecer e entender a relação entre as grandezas'.

A avaliação que os alunos fizeram da proposta, quando em situações e momentos diferentes tiveram a oportunidade de opinar sobre a mesma e sobre o próprio desempenho e motivação nas aulas de Física, mostram que houve

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satisfação em relação ao desenvolvimento pela maioria dos alunos das duas turmas participantes. Infere-se, então, que se esta metodologia trouxe resultados positivos ao ensino e à aprendizagem de conteúdos de Gravitação Universal e Óptica Geométrica, provavelmente, com o uso de material adequado, também poderá oportunizar bons resultados, se aplicada a outros conteúdos de Física do Ensino Médio.

## 5. Resultados e discussão

As turmas estudadas possuem uma baixa disponibilidade de equipamentos e materiais em sala de aula e pouco se utilizam de softwares como ferramentas educacionais, mesmo quando vão ao laboratório de informática. Acima de 70% dos alunos nas três turmas consideram importante a utilização de recursos tecnológicos na sala de aula, pois o uso de softwares facilita a aprendizagem. Acima de 70% dos alunos nas três turmas consideram importante a utilização de recursos tecnológicos na sala de aula, pois o uso de softwares facilita a aprendizagem. A pesquisa reflete o interesse dos alunos em se ter um aprendizado com o auxílio de tecnologias, algo que não podia ser diferente tendo em vista que nos dias atuais o acesso à informação tem sido facilitado por meio das tecnologias, com diversos recursos e informações disponíveis em dispositivos portáteis e desktops, fazendo com que o aluno reflita sobre a possibilidade de melhoria do ensino e aprendizagem com uso das novas tecnologias da informação. Segundo Liguori (1997), em um contexto em que os alunos têm abundante capital de conhecimentos, concepções ideológicas e preconcepções sobre os diferentes âmbitos da realidade, as instituições educacionais possuem o desafio não somente de incorporar as novas tecnologias da informação como conteúdo de ensino, mas também de elaborar, desenvolver e avaliar práticas pedagógicas que promova o desenvolvimento sobre os conhecimentos e os usos tecnológicos.

Quanto às dificuldades dos alunos na aprendizagem da Física, destacam-se a falta de concentração e a falta de interpretação, fatores esses que podem ter sido originados por conta de um ensino que pouco atraí a atenção dos alunos e não desperta interesse nos mesmos, dificultando o entendimento e concentração nas aulas. Uma solução para isso seria a aplicação de atividades de um modo mais lúdico, fazendo com que o aluno tenha mais interação com o assunto estudado, algo que poderia ser feito com o auxílio de ferramentas tecnológicas, como a proposta por este trabalho, qual seja a utilização do software LibreOffice Calc na facilitação do entendimento da Física e aplicação dos seus conceitos: 'Aprender precisa ser uma atividade interessante (...) uma ótima maneira para tornar o aprendizado uma experiência divertida é investir na tecnologia' (ABÉLLON, 2013). A maioria dos alunos (68%, 59% e 71% de cada turma) conhece o software e isso é bom, ainda assim foi necessário nivelar as informações sobre o software para a continuidade das atividades previstas no trabalho.

## 6. Considerações

A aprendizagem de Física requer grande atenção por parte dos alunos e dedicação por haver a necessidade da realização contínua de atividades para seu

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melhor entendimento, e fazer com que o aluno tenha maior atenção e realize problemas têm sido cada vez mais difícil para os professores, dificuldade que é maior ainda quando os alunos não conseguem assimilar os conteúdos aprendidos no ensino fundamental aos conceitos e problemas físicos, e como forma de auxiliar no ensino já vem sendo testado no país o uso de tecnologias nas escolas, e por isso surgiu a necessidade de comprovar se as tecnologias influenciam positivamente na educação.

- O LibreOffice Calc pode ser utilizado para minimizar as dificuldades de aprendizagem dos alunos, pois além de ser um software livre possui fácil uso e manipulação. Os alunos visualizando modelos que podem ser apresentados e se familiarizando com o programa aos poucos construirão seus próprios modelos para solução de problemas. Esperamos que ações como esta possam fomentar o uso desses recursos em diferentes componentes curriculares. Assim, o uso de planilhas eletrônicas não conduzirá professor e aluno ao comodismo pois haverá constante retroalimentação daquilo que é discutido e simulado em face de uma base teórica apropriada. Ademais, dada a facilidade de acessar e construir tais planilhas, é fortemente recomendável que o professor estimule a criatividade dos alunos para diversificar o uso destas ferramentas em outras áreas do conhecimento, tais como Matemática, Química, Biologia.

## 7. Referências

ABÉLLON, Marcos. Educando através da tecnologia. Disponível no endereço eletrônico:

&lt;http://www.q2l.com.br/questions\_to\_learn\_educando\_atraves\_da\_tecnologia.html &gt;. Acessado dia 15 de dez. de 2013 às 14 horas e 57 minutos.

DA SILVEIRA, Sérgio Amadeu. Inclusão digital, software livre e globalização contra hegemônica. In: Software Livre e Inclusão Digital. Organizadores: Sergio Amadeu de Silveira e Joao Cassino, São Paulo: Conrad 7, 2003.

LIGUORI, Laura M. As Novas Tecnologias da Informação e da Comunicação no Campo dos Velhos Problemas e Desafios Educacionais. In: Tecnologia educacional: política, histórias e propostas. Porto Alegre, RS: Artes Médicas, 1997.

OLIVEIRA, Elvis. O Software Livre dos Brasileiros: BrOffice.org. Anais do Congresso Nacional Universidade, EAD e Software Livre. Vol. 1. No. 1. 2012.

OSTROWSKI, Simone Andrea de O. França. Proposta de modelo de informática como ferramenta pedagógica. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação). Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis. 2002.

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