UMA PROPOSTA DE APRESENTAÇÃO DO CONCEITO DE ENERGIA USANDO A TEORIA DA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA

## UMA PROPOSTA DE APRESENTAÇÃO DO CONCEITO DE ENERGIA USANDO A TEORIA DA APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA

Geziane dos Santos Pereira , Milton Souza Ribeiro Miltão 1 2 1 Prefeitura Municipal de São G. Campos - BA / CMJTQ, gezianesp@gmail.com 2 Universidade Estadual de Feira de Santana/DFIS, miltaaao@gmail.com

## Resumo

- O ensino em si é uma atividade complexa e cheia de desafios, e, no ensino de Física, como é bastante conhecido, o primeiro contato é ainda mais complexo para os estudantes. Um desses desafios é compreender os conceitos Físicos a partir do ponto de vista de cada uma das teorias de aprendizagem e aplicá-las em sala de aula, considerando a escassez de material aplicado. Neste trabalho foi realizada uma análise dos conceitos de Energia Mecânica, conteúdo ensinado no primeiro ano do ensino médio, a partir da Teoria de Aprendizagem Significativa (TAS) de David Ausubel com o intuito de estabelecer uma relação explícita e prática dessa teoria. As formas e os tipos de TAS foram estudados através do conceito de Energia Cinética, Energia Potencial e Energia Mecânica. Após a análise, pode-se estruturar uma avaliação, segundo a TAS, para melhorar o uso desta na sala de aula.

Palavras-chave : Teoria da Aprendizagem Significativa, Energia, Ensino de Física.

## Introdução

- O ensino de Física é uma área extensa e rica em conhecimentos. Esses conhecimentos se concatenam de forma complexa e evoluem conforme a necessidade social e científica.

Com efeito, a mudança social contribuiu para os processos na educação nas últimas décadas, cujas bases cognitivas ainda eram muito marcantes. Neste contexto, essas teorias cognitivas visam compreender o que acontece na estrutura cognitiva de cada ser humano, e com o avanço tecnológico pode-se pesquisar através da neurociência e de seus ramos algumas questões do tipo: como aprendemos? Como organizamos o conhecimento em nossa memória? Como substituímos funções de partes danificadas do cérebro? A preocupação com o ensino/aprendizado em Física também perpassa por este viés (MOREIRA, 2014).

- O professor Marco Antônio Moreira utiliza a teoria cognitivista de Ausubel para compreender o processo de ensino/aprendizagem de conteúdos de Física na Educação Básica (MOREIRA, 2009). Deste modo, a contribuição da Teoria de Aprendizagem Significativa (TAS) de David Ausubel, por meio da psicologia da educação, se ocupa de um fato muito importante que é conhecer o que o aprendiz já sabe e, a partir disto, relacionar este conhecimento existente ao novo conceito de forma não literal e não arbitrária (AUSUBEL, 2003; MOREIRA, 2008).

Dessa forma, nesse artigo trataremos da TAS e de sua relação com o conceito de Energia, considerando a organização daquela em tipos e formas. Assim, realizamos uma análise dos conceitos de Energia Mecânica, conteúdo ensinado no primeiro ano do ensino médio, a partir da TAS com o intuito de estabelecer uma relação explícita e prática dessa teoria. Na primeira seção trataremos da síntese da

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23 a 27 de janeiro de 2017

teoria de aprendizagem significativa. Na segunda, do conceito de energia. Na terceira, da relação entre a energia e a teoria de aprendizagem significativa e na quarta da Conclusão. Os resultados da aplicação deste trabalho serão publicados posteriormente.

## Síntese da TAS

A TAS é dividida em Tipos e Formas. Sendo que os tipos se referem ao grau de complexidade do aprendizado do novo conceito, e as formas se referem a como

Figura 1: Mapa Conceitual da Teoria de Aprendizagem Significativa.

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este novo conceito é aprendido na estrutura cognitiva.

Fonte: os autores.

No mapa conceitual da Figura 1, mostramos como a TAS é organizada em suas formas e tipos de aprendizagem significativa. O tipo de aprendizagem significativa se refere à hierarquia de complexidade de um conceito, isto é, um conceito pode ser aprendido representacionalmente , o que significa que o estudante pode nomear classificar e definir conceitos, apesar de ainda estar próximo da memorização. Quando a aprendizagem se expande um pouco, e o conceito passa a ser compreendido como regularidade em eventos, temos o tipo conceitual da

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aprendizagem significativa, no qual se expressa um conceito como uma ampliação do significado. E, por fim, se consegue estabelecer proposições utilizando tais conceitos, tem-se o tipo proposicional da aprendizagem significativa.

Ainda considerando o mapa conceitual da Figura 1, segundo Moreira (2009) a aprendizagem significativa pode ocorrer das seguintes formas, as quais relacionam um conceito novo com seus respectivos subsunsores: subordinada , superordenada e combinatória : a) a aprendizagem significativa subordinada, o novo conceito é parte do conceito já existente; b) na aprendizagem significativa superordenada, o subsunçor é parte do novo conceito, sendo o inverso da subordinação; c) a aprendizagem combinatória é aquela aprendizagem onde não ocorre por subordinação , nem por superordenação , pois o novo conceito ' tem alguns atributos de critérios em comum com as idéias preexistentes ' (AUSUBEL, 2003, p.111).

Segundo Ausubel (2003) a aprendizagem significativa se dá de forma não literal e não arbitrária. Pode-se ilustrar a relação não arbitrária e não literal utilizando o conteúdo animais da seguinte maneira. Supõe-se que ao ensinar os tipos de animais, destaque-se a classe dos mamíferos; se o animal é mamífero, logo ele se alimenta de leite materno por determinado período. Sendo assim, introduz-se para ilustrar a compreensão do educando, um conjunto contendo nomes de animais como:

## Conjunto de Animais = {cão, gato, golfinho, ser humano, jacaré} ,

conjunto esse que contém conceitos antigos já existentes na estrutura cognitiva do educando, i.e., os subsunçores .

Porém, o animal jacaré não pertence ao grupo de conceitos potencialmente significativos, a classe dos mamíferos; então, ele não pode ser utilizado como organizador prévio para ancorar o conceito de mamífero, pois não vai se relacionar de forma não literal e não arbitrária por não ser um mamífero, por ser um réptil. Os outros animais são mamíferos. No entanto, o novo conceito Mamífero deve fazer uma relação relevante com o conceito Animais . Pode-se ancorar o novo conceito Mamífero nos subsunçores (Cão, Gato, Golfinho, Ser Humano, mas, não podemos utilizar o subsunçor Jacaré, que neste caso, é arbitrário). Nesse sentido, para propiciar a compreensão do novo conceito animais mamíferos, o professor colocará o fato de que tais animais se alimentam de leite materno, como todos os seres humanos. Temos então um exemplo de aprendizagem significativa subordinada , pois o novo conceito é parte do conceito existente, o subsunçor 'conjunto de animais' e o aluno faz uma diferenciação progressiva a partir da informação do professor (animais que se alimentam de leite materno conforme todos os seres humanos), para assimilá-lo.

Sendo assim, conforme os estudos em Ausubel (2003), para que haja aprendizagem significativa, o novo conceito deve ter um novo significado no sistema cognitivo do educando, para que possa ser acessado pelo educando ao resolver a situação-problema ligada ao novo conceito a ser aprendido. Mas, para que isso ocorra significativamente é necessário entender que o professor tem um papel importante nessa aprendizagem, porque o aluno não irá aprender sozinho, sem o intermédio dele.

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## O Conceito de energia

Um corpo realiza trabalho quando uma força resultante o move a uma determinada distância em relação a um ponto referencial. Por exemplo, na cena de um barco se afastando do cais em direção ao horizonte, pode-se compreender que este (corpo) de massa m , se afastando a uma distância d do cais (referencial inercial) com uma velocidade v , tem variação da energia cinética , que por sua vez realiza trabalho . Se colocarmos um ponto referencial dentro do barco, em relação a este ponto de referência, diz-se que o veículo não realizou trabalho, pois não variou a velocidade e, nem tão pouco, a energia cinética.

A equação que mostra a forma matemática da energia cinética é dada pela Equação 1.

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A Erro! Fonte de referência não encontrada. mostra a dependência da energia cinética com a velocidade e a massa do sistema. Dessa forma, chama-se de Energia a capacidade de realizar trabalho (NUSSEINZVEIG, 2002, p.109) conforme as equações abaixo:

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Desta forma, tem-se a definição de energia cinética em relação ao trabalho realizado pela força resultante sobre a partícula a qual fornece a variação da energia cinética dela.

Já na Energia Potencial gravitacional, que se pode tomar como exemplo um sistema físico constituído de um corpo e o planeta Terra, temos a posição relativa entre esses dois corpos, dada pela grandeza altura, e a atração gravitacional entre tais corpos, representada pela aceleração da gravidade. Assim, a expressão da energia potencial gravitacional é dada por:

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Existe, também, a energia potencial elástica visto que, em um sistema físico constituído de um corpo e uma mola, temos a posição relativa entre esses dois objetos, dada pela grandeza espacial que caracteriza a deformação da mola. Assim, a energia potencial elástica está relacionada à deformação de molas e elásticos em relação a algum corpo a eles conectado (frisemos que nesse caso, na deformação da mola e na junção do corpo com a mola está presente a interação eletromagnética). Esta deformação modifica a configuração do sistema (constituído pela mola ou elástico e o corpo) devido à presença da interação eletromagnética, logo a deformação modifica a quantidade de energia necessária para manter a configuração atual. A expressão para a energia potencial elástica é dada por:

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onde k representa a constante elástica e x a deformação.

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A transformação da energia cinética em energia potencial ou vice-versa, em um sistema físico, é determinada pelo fato de que a energia potencial é uma energia acumulada no sistema físico e a energia cinética é a energia do movimento do sistema físico. Dessa forma, o movimento muda a configuração do sistema e, por seu turno, a configuração do sistema físico, devido à existência de alguma interação, ao se alterar, modifica o movimento. Em outras palavras, quando em um sistema existe uma força atuante então a energia cinética estará associada ao trabalho realizado por esta força e, por sua vez, esse trabalho realizado estará associado à força e à posição do corpo (NUSSENZVEIG, 2002). Consequentemente temos que a Energia Mecânica do sistema físico será a composição das Energias Cinética com a Energia Potencial. A expressão da energia mecânica de um sistema físico é dada por:

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onde Ec é a energia cinética e Ep é a energia potencial, esta podendo ser uma composição da energia potencial gravitacional com a energia potencial elástica.

Se um sistema físico está isolado de ações externas, então a Energia Mecânica se conserva. Do ponto de vista matemático, a expressão da lei de conservação da energia mecânica se escreve como segue:

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## A Energia e a Teoria de Aprendizagem Significativa

O tipo de aprendizagem significativa, segundo David Ausubel, é classificado quanto ao grau de complexidade da aprendizagem do novo conceito. Considerando as discussões acima, podemos relacionar o conceito de energia com a TAS, conforme ilustra o Quadro 1, que também pode ser utilizado para avaliar a aprendizagem do educando sob a perspectiva da aprendizagem significativa de Ausubel (2003).

Quadro 1: Estudo de Energia a partir da Teoria de Aprendizagem Significativa.

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Fonte: Os autores.

## Conclusão

O Quadro 1 apresenta a relação da TAS com o conteúdo de Energia, sob a perspectiva de David Ausubel, em que um tipo de aprendizagem complementa o outro, quanto à avaliação da aprendizagem significativa do conteúdo de Física. Sendo assim, a TAS pode ser utilizada para outros conteúdos de Ciências - como foi utilizada para explicar o conteúdo animais mamíferos - tanto no ensino teórico, quanto no ensino experimental na sala de aula. O Quadro 1 pode ser utilizado como modelo para fazer análise de aprendizagem significativa com outros conteúdos de Ciências. Vale ressaltar que é uma avaliação cognitiva e o uso de mapas conceituais e análise discursiva dos estudantes dão informações quanto à aprendizagem. Isto é, como o estudante faz a relação entre o novo conceito e o conceito existente na estrutura cognitiva dele, além do que, tais avaliações possibilitam perceber o esquema cognitivo e a disposição teórica e filosófica do conteúdo ensinado.

## Referências

AUSUBEL, David P. Aquisição e Retenção de Conhecimentos: Uma Perspectiva Cognitiva. Instituto de Física, Paralelo, 1ª edição, Lisboa, Portugal, 2003.

MOREIRA, Marco Antonio. Subsídios teóricos para o professor pesquisador em ensino de ciências: a teoria da aprendizagem significativa. Instituto de Física, UFRGS, 1ª edição Porta Alegre, Brasil, 2009.

MOREIRA, Marco Antonio. Organizadores prévios e aprendizagem significativa. Revista Chilena de Educación Científica . Porta Alegre, Vol. 7, Nº. 2, 2008, p. 23-30.

MOREIRA, Marco Antonio. Aprendizaje Significativo: Teoría y Práctica. Madrid: visor. 2000, p21.

MOREIRA, Marco Antonio. Aprendizagem significativa, organizadores prévios, mapas conceituais, diagramas v e unidades de ensino potencialmente significativas. VIII Reunião Latino-Americana sobre Ensino de Física Salvador, 03 a 07 de Nov. de 2014, p. 05-54.

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NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Trabalho e Energia, Curso de Física Básica. V.01, Edgard Blücher, São Paulo, 4ª Ed. 2002.