O USO DE SIMULADORES COMPUTACIONAIS COMO RECURSO DIDÁTICO NAS AULAS DE FÍSICA: ANTES OU DEPOIS?

## O USO DE SIMULADORES COMPUTACIONAIS COMO RECURSO DIDÁTICO NAS AULAS DE FÍSICA: ANTES OU DEPOIS?

## Alex de Sousa Braga 1 , Gustavo Isaac Killner , Fernando Grillo Araújo 2 3

- 1 Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de São Paulo - IFSP/ Câmpus São Paulo, alex.braga2512@gmail.com
- 2 Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de São Paulo - IFSP/ Câmpus São Paulo, gisaack@usp.br

## Resumo

Este trabalho tem como objetivo verificar as contribuições que o uso de um simulador computacional pode proporcionar para a aprendizagem quando utilizado como instrumento de problematização inicial ou como instrumento de aplicação do conhecimento no tema energia elétrica e a conta de luz mensal. A sequência de atividades utilizada para tal tem como referencial teórico os momentos de aprendizagem propostos por Delizoicov. A metodologia de investigação adotada baseia-se em uma pesquisa qualitativa, apoiada num estudo de caso envolvendo 24 alunos da terceira série do ensino médio de uma escola pública estadual de Guarulhos-SP. Os dados foram coletados por meio de questionários, atividades de investigação sobre uma conta de luz residencial, questões abertas, fechadas e de múltipla escolha. A análise dos dados foi feita por meio de uma ficha de análise dos resultados obtidos. Os resultados sugerem que combinação entre simulação computacional e os momentos de aprendizagem de Delizoicov, contribui positivamente para a aprendizagem, uma vez que os alunos demonstraram uma evolução nos conceitos estudados, além de outros ganhos, como, comprometimento, interesse, bom desempenho, maior autonomia e independência para a realização das atividades.

Palavras-chave : Ensino de Física. Momentos pedagógicos de Delizoicov. Simulação Computacional.

## Introdução

Autores como Moreira (2012), Chiquetto (2011), Delizoicov et al (2011) e Laburu e Arruda (2002) vem questionando as formas de ensino de ciências da natureza, particularmente da física. Avaliam que o ensino de física ocorre muitas vezes por intermédio da apresentação desarticulada de fórmulas, equações, modelos, leis e conceitos abstratos, descontextualizados do cotidiano do aluno (BRASIL, 2000). Não é novidade afirmar que em muitas aulas de física encontramos estudantes numa postura de pouco interesse pela aprendizagem. A utilização dos computadores no ensino de física se encontra bastante fundamentada levando-se em conta as pesquisas sobre o tema. Macêdo, Dickman e Andrade (2012) enfatizam que a utilização da informática educativa vem se intensificando a cada dia, de modo a criar condições para que o professor possa usar essa ferramenta tecnológica no contexto da sala de aula. Na visão desses autores, as simulações podem ser utilizadas como instrumento de avaliação ao finalizar um tema para identificar possíveis falhas na aprendizagem e saná-las ou ainda antes de introduzir determinado conceito, como forma de obter-se um diagnóstico prévio dos pré-

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conceitos dos estudantes sobre o tema a ser estudado. Partindo da premissa de que o uso do computador pode ajudar a aprendizagem significativa de conceitos pelos alunos, pretende-se responder à seguinte questão: Quais as contribuições que o uso de simulador computacional em consumo de energia pode proporcionar para a aprendizagem quando utilizado como instrumento de problematização inicial ou como instrumento de aplicação do conhecimento de acordo com os pressupostos de Delizoicov? Nesse artigo, apresentamos os resultados de uma pesquisa de Mestrado Profissional em Ensino de Ciências e Matemática, que procurou investigar as contribuições para a aprendizagem que uso de um simulador consumo de energia elétrica, inserido no contexto dos momentos de aprendizagem de Delizoicov.

O tema escolhido se encontra no caderno do professor de Física do Estado de São Paulo, SEE/SP (2009, p. 26) e também nas Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais, Brasil (2002, p. 24), além de aparecer na matriz de competências de Ciências Naturais e suas tecnologias como parâmetros para o exame nacional do ensino médio (ENEM). A seguir (quadro 01) são apresentadas as competências e habilidades sobre o tema:

Quadro 01 - Competências e habilidades sobre o tema pesquisado.

## Referencial Teórico

O referencial teórico adotado para a elaboração da sequência didática tem como base os três momentos pedagógicos de Delizoicov, que são estruturados da seguinte forma (DELIZOICOV; ANGOTTI; PERNAMBUCO, 2011):

Problematização inicial: de acordo com Muenchen e Delizoicov (2014) neste primeiro momento são apresentadas as questões ou situações reais que os alunos conhecem e presenciam e que estão envolvidas nos temas. Os alunos são desafiados a expor o que pensam sobre as situações, até mesmo para que o professor possa ir conhecendo o que eles pensam. A finalidade desse momento é propiciar um distanciamento crítico do aluno ao se defrontar com as interpretações das situações propostas para discussão, e fazer com que ele sinta a necessidade da aquisição de outros conhecimentos que ainda não detém.

Organização do conhecimento: encontramos em Delizoicov, Angotti e Pernambuco (2011), que na organização do conhecimento os temas levantados na problematização inicial são sistematicamente estudados sob a orientação do professor. As mais variadas atividades são então empregadas, de modo que o professor possa desenvolver a conceituação identificada como fundamental para a compreensão científica das situações problematizadas. É neste momento que a resolução de problemas e exercícios, tais como os propostos em livros didáticos, pode desempenhar sua função formativa na apropriação de conhecimentos específicos.

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Aplicação do conhecimento: ainda de acordo com Delizoicov, Angotti e Pernambuco, (2011), esse momento destina-se a abordar sistematicamente o conhecimento que vem sendo incorporado pelo aluno, para analisar e interpretar tanto as situações iniciais que determinaram seu estudo como outras situações que embora não estejam diretamente ligadas ao motivo inicial, podem ser compreendidas pelo mesmo conhecimento. Do mesmo modo que no momento anterior, as mais diversas atividades devem ser desenvolvidas, buscando a generalização da conceituação que já foi abordada e até mesmo formulando os chamados problemas abertos.

## Procedimentos metodológicos da pesquisa

Quanto à forma de abordagem, a pesquisa pode ser considerada como qualitativa, especificamente um estudo de caso. As atividades foram aplicadas a uma população de 24 alunos com média de idade entre 16 e 17 anos, que apresentam como característica comum estarem matriculados na 3ª série regular do ensino médio noturno da Escola Estadual Prof.ª Maria Célia Falcão Rodrigues (Guarulhos- SP). Os alunos foram separados em dois grupos ao acaso com 12 alunos cada: Grupo A (antes) -estudantes que utilizaram a simulação computacional como instrumento de problematização inicial. Grupo B (depois) estudantes que utilizaram a simulação computacional como instrumento de aplicação do conhecimento.

## Coleta e análise dos dados

A coleta de dados foi dividida em etapas, sendo que a primeira delas pode ser caracterizada como uma pesquisa bibliográfica (MARCONI; LAKATOS, 2011, p.57). Na segunda etapa os dados foram coletados por meio de questionários, atividades de investigação sobre uma conta de luz residencial, questões abertas, fechadas e de múltipla escolha. A análise dos dados foi feita por meio de uma ficha de análise, em que os alunos foram avaliados conforme de capacidade de identificar corretamente as respostas, resultando em conceitos denominados de: Satisfatório (S), Parcialmente Satisfatório (PS) e Insatisfatório (I). Esse modelo de ficha em determinados aspectos é semelhante àquela elaborada por (ARTUSO, 2006).

## Simulador utilizado e as sequências de atividades desenvolvidas

O simulador escolhido para realização das atividades foi o da empresa FURNAS centrais elétricas (figura 01).

Figura 01 . Simulador de consumo de energia elétrica

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Fonte:

http://www.furnas.com.br/simulador/

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Sua escolha se justifica a partir das características mencionadas por Macedo; Dickman; Andrade (2012), em que uma simulação contempla uma animação, porém é mais abrangente, pois permite ao aluno não somente manipular o evento, mas conhecer e/ou modificar as relações entre as grandezas físicas presentes. Foi considerado também o nível de interatividade e a possibilidade de simular situações reais adaptadas à realidade individual de cada aluno.

Na problematização inicial os dois grupos de referência, (A e B) realizaram uma atividade investigativa sobre a conta de luz. Essa atividade consistiu na produção de respostas, por parte dos alunos, de oito questões que envolviam basicamente a discussão de quatro pontos principais: consumo de energia numa casa; valor efetivo que se paga pela energia; média diária de consumo e identificação dos equipamentos que mais consomem energia em uma residência. Na sequência (figura 02) o modelo de conta de luz utilizado para essa investigação:

Figura 02. Modelo de conta de luz da empresa Edp Bandeirante

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Fonte: http://www.edp.com.br/distribuicao/edp-bandeirante/informacoes/grandesclientes/conta-fatura/conheca-sua-fatura/Documents/estrutura-da-conta.pdf

Ainda na problematização inicial os alunos do grupo A utilizaram o simulador computacional em consumo de energia elétrica. A interação dos alunos com o simulador ocorreu basicamente por meio da procura de informações sobre os aparelhos domésticos e lâmpadas de uma residência e as tarifas básicas aplicadas em cada região do Brasil. Os alunos também simularam o consumo de cada aparelho e tiveram acesso aos resultados com a estimativa dos gastos com a energia elétrica em Kwh/mês e em reais. Verificaram, também, se há desperdício de energia elétrica, através da indicação de quais aparelhos podem ser substituídos por outros mais eficientes.

Na organização do conhecimento os alunos dos grupos A e B tiveram aulas sobre os conceitos de potência e energia elétrica e tiveram a oportunidade de discutir com maior profundidade as atividades realizadas na etapa anterior.

Por fim, na etapa de aplicação do conhecimento os alunos do grupo B utilizaram o simulador de consumo de energia elétrica da mesma forma que os alunos do grupo A fizeram na etapa de problematização inicial, isto é, com os mesmos objetivos e interagindo da mesma forma entre si e com os computadores.

Nesse momento os alunos dos grupos A e B participaram de uma atividade envolvendo a análise de uma conta de luz mensal diferente daquela aplicada na etapa inicial (1 questão com dez ítens), juntamente com exercícios baseados nos

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conceitos de consumo de energia elétrica residencial (oito questões). Em resumo, essas questões tinham o objetivo de investigar se os alunos pesquisados são capazes de: Identificar o consumo de energia elétrica e a data de vencimento da conta; os impostos cobrados o valor total pago pelo consumo faturado; a tarifa (preço) cobrada por 1 KWh; o valor efetivo pago por unidade de consumo de energia elétrica; ser capaz de estimar o consumo de energia elétrica dos aparelhos elétricos residenciais da sua casa. Os demais exercícios envolviam as habilidades gerais e específicas mencionadas no quadro 01.

## Resultados obtidos

Os resultados sugerem um avanço conceitual no tema estudado com consequente ampliação do repertório científico, tendo em vista o conhecimento dos alunos pertencentes aos grupos A e B na etapa da problematização inicial. O gráfico 01 apresenta os resultados do desempenho dos estudantes após a realização da atividade de investigação da conta de luz mensal (etapa da problematização inicial):

Desempenho dos alunos na atividade de investigação da conta de luz

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Gráfico 01 Fonte: Dados da pesquisa

De acordo com o gráfico é possível identificar que 46,2% dos alunos pesquisados do grupo A foram capazes de identificar corretamente algumas informações existentes na conta de luz residencial. No caso do grupo B esse número aumenta para 52,3%. Essa atividade foi importante para identificar se houve progresso dos alunos nas etapas seguintes.

Na sequência, o gráfico 02 refere-se ao desempenho dos alunos pesquisados no conjunto de atividades realizadas. Os resultados consideram a participação dos alunos nas duas questões envolvendo a utilização do simulador juntamente com a análise de uma conta de luz mensal aplicada na etapa da aplicação do conhecimento (1 questão com dez ítens) e mais oito exercícios baseados nos conceitos de consumo de energia elétrica residencial. Os conceitos foram atribuídos da seguinte forma: Satisfatório (S) para uma média de acertos entre 70% até 100% das questões, Parcialmente satisfatório (PS) entre 40% e 69% de acertos, para menos de 40% de acertos o conceito atribuído foi Insatisfatório (I).

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Gráfico 02 - Resultados do desempenho dos alunos no conjunto de atividades

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Fonte: Dados da pesquisa

De acordo com os resultados do grupo A (alunos que utilizaram o simulador na etapa destinada a problematização inicial) cerca de 71% obtiveram o conceito S, para 6,4% o conceito foi PS, e 22,6% ficaram com o conceito I. No grupo B (alunos que utilizaram o simulador na etapa destinado a aplicação do conhecimento) aproximadamente 77,2% dos alunos ficaram com o conceito S, 14,2% dos alunos foram avaliados com o conceito PS, e 8,6% dos estudantes obtiveram o conceito I.

Nos gráficos 03 e 04 temos os resultados de um questionário de autoavaliação dos alunos, que foi aplicado na etapa de aplicação do conhecimento. É possível notar que a maioria dos alunos dos grupos A e B concordaram com o progresso de suas habilidades após a utilização do simulador computacional:

Gráfico 3. Avaliação da atividade por parte dos alunos do grupo A

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Fonte: Dados da pesquisa

Uma parcela significativa dos alunos dos grupos A e B concordam que são capazes de compreender como é feita a medida da energia elétrica, no grupo A, cerca de 83% concordam e no grupo B em torno de 60% concordam plenamente. No caso de estimar o custo e o gasto de energia elétrica, perto 66% dos alunos do grupo A concordam que aprenderam essa habilidade, no grupo B o percentual fica em torno de 80%. No que diz respeito a ter a capacidade de perceber a relação entre consumo de energia, a potência e o tempo, 67% dos alunos do grupo A e 60% dos alunos do grupo B concordam que foram capazes de progredir nessa habilidade. Quando perguntados sobre a capacidade conhecer alternativas seguras de economia da energia elétrica, 83% dos alunos do grupo A e 80% do grupo B concordam com o aprendizado dessa habilidade.

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Gráfico 04 . Avaliação da atividade por parte dos alunos do grupo B

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Fonte

: Dados da pesquisa

## Conclusões

De posse dos resultados é possível afirmar que o uso do simulador computacional em consumo de energia no contexto dos momentos pedagógicos contribuiu para a aprendizagem dos estudantes pesquisados. Com base nos dados da pesquisa, o fato de utilizar o simulador de consumo de energia elétrica como instrumento de problematização inicial, em média produz resultados semelhantes se comparado com a sua utilização como instrumento de aplicação do conhecimento. Essa combinação produziu resultados positivos nos dois momentos avaliados, foi capaz de gerar um ambiente de estímulo e interesse pelo tema, e também de potencializar e dinamizar as atividades desenvolvidas. Os alunos que utilizaram o simulador como instrumento de problematização inicial e também como de aplicação do conhecimento demostraram uma atitude de comprometimento e interesse em conhecer mais sobre o que se estudava. Os alunos puderam levantar hipóteses, trazer os conhecimentos prévios sobre o tema e despertar a capacidade de se posicionar criticamente sobre um tema cotidiano, que no caso é o consumo de energia elétrica. Um aspecto observado foi à interação existente entre os alunos, dos alunos com a atividade realizada utilizando o simulador e o diálogo constante entre o professor e os alunos acerca da situação apresentada. Somando-se a isso o envolvimento, participação e entrega das respostas das questões propostas, além do protagonismo natural no processo educativo.

Esperamos que o repertório trabalhado possa gerar uma mudança de comportamento em relação ao consumo de energia. Com essas atitudes os estudantes serão capazes de economizar energia e contribuir para uma vida de maior conforto e bem estar, ajudando na conservação do meio ambiente e contribuindo para o desenvolvimento sustentável. Por fim merece destaque a grande contribuição da teoria dos momentos pedagógicos de Delizoicov na elaboração das sequências didáticas desenvolvidas, juntamente com os textos consultados para escrever esse artigo. Considera-se importante que se façam outras pesquisas sobre o mesmo tema.

## Referências

ARTUSO, Alysson Ramos. O uso da hipermídia no ensino de Física: possibilidades de uma aprendizagem significativa . 2006. 196f. Dissertação

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(Mestrado em Educação) - Setor de Educação, Universidade Federal do Paraná, Curitiba.

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