AS FASES DA LUA E A APRENDIZAGEM BASEADA EM PROBLEMAS: UMA PROPOSTA QUALITATIVA DE MONTAGEM DE KIT DIDÁTICO

## AS FASES DA LUA E A APRENDIZAGEM BASEADA EM PROBLEMAS: UMA PROPOSTA QUALITATIVA DE MONTAGEM DE KIT DIDÁTICO

Melina Silva de Lima , José Vicente Cardoso Santos 1 2

- 1 Campus Integrado de Manufatura e Tecnologia SENAI CIMATEC / melinasl\_mel@hotmail.com

## Resumo

O objetivo deste trabalho foi utilizar uma nova proposta de kit didático, apoiada na Aprendizagem Baseada em Problemas (ABP), utilizando como pano de fundo o ensino de cônicas e trajetórias de corpos celestes. A pesquisa, de caráter qualitativo, também objetivou não somente os conteúdos conceituais, mas também atitudinais e procedimentais. Apresentamos uma atividade aplicada a alunos de graduação que utiliza um kit para ensino das fases da Lua, sob uma abordagem da ABP. Verificou-se que sob situações específicas e utilizando os referentes adequados, os estudantes desenvolveram compreensões acerca das trajetórias, inseridos em um contexto sócio-científico-educativo. Os resultados demonstraram ser a metodologia proposta, dentro de um contexto apropriado, uma boa solução para fomentar a aquisição de conceitos de astronomia, sem que se perca o foco da disciplina em que esta se insere.

Palavras-chave : Fases da Lua. Trajetórias Cônicas. ABP.

## Introdução

A Aprendizagem Baseada em Problemas (ABP) é, na definição de Barrows (1986), uma metodologia de aprendizagem que parte de um problema como ponto inicial. Essencialmente, é um método cujo ator central é o aluno, sendo o professor um agente de promoção da aprendizagem. Os problemas servem para estimular o processo de aquisição de conceitos e desenvolver habilidades ao solucioná-los.

Existem três vertentes de pensamento sobre a ABP, a primeira vertente argumenta que a ABP só pode ser feita de uma única maneira em todo o programa disciplinar. Em vez disso, o foco passa a ser tão somente a solução de problemas no contexto dos professores e alunos e toda a prática se baseia na resolução dos problemas com um currículo integrado, onde um problema se baseia em outro semestre-a-semestre e ano-a-ano (BOWE; COWAN, 2004); a segunda implementa a ABP acreditando nos princípios essenciais e não no conteúdo que conduz a aprendizagem, embora acreditem existir considerações disciplinares que precisam ser levadas em conta, a citar a introdução da ABP nessas duas disciplinas gerou um processo de adaptação para abranger diferenças disciplinares (BARROWS e TAMBLYN, 1980); a terceira é composta de um grupo de pesquisadores que acreditam que esta metodologia é mais um elemento no ferramental teórico-prático dos professores e que ela tende a ser usada dentro de um assunto ou como um componente de um programa, conforme preconizam Savin-Baden and Kay Wilkie (2004).

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Isso significa que a ABP pode ser usada apenas para alguns seminários ou metade de um módulo e os alunos não percebem que estão fazendo a ABP, já que não veem diferença significativa com outros métodos, desta forma, esta pesquisa leva em consideração as ideias do segundo grupo.

## Aplicação da ABP e as cônicas no ensino de conceitos de Astronomia

Isto posto, passamos a condução de aplicação da ABP, utilizando conceitos relativos à órbitas de objetos celeste. O objetivo principal foi o da aprendizagem de cônicas a partir do seguinte problema: Existe, no contexto escolar, uma dificuldade em conceituar e compreender as fases da Lua, além disso, faltam recursos didáticos para conduzir sequências didáticas para este fim. Segue-se a isto a questão: É possível a criação de um kit didático para o ensino das fases da Lua utilizando materiais de baixo custo e que permitam aos professores e alunos do ensino fundamental a compreensão a respeito do tema?

Este problema, bem como a questão de pesquisa foram colocados e foi pedido aos mesmos que solucionassem um problema 'técnico' existente em kit produzido pela pesquisadora para o ensino das fases da Lua. Também foi solicitado que, ao apresentar a solução, os alunos construíssem suas próprias sequências didáticas como se eles fossem professores.

Para que este fim não conduzisse ao fracasso na compreensão do conceito de cônicas e que se pudesse cumprir os objetivos da disciplina, pediu-se que os alunos respondessem a perguntas e interagissem nas discussões: a) Qual cônica representa o movimento orbital dos planetas? b) Qual (quais) cônica(s) pode(m) representar o movimento orbital dos cometas? c) Pesquise sobre o cometa Catalina e faça um breve apanhado teórico sobre sua trajetória; d) Existem corpos que podem seguir uma trajetória parabólica ou mesmo hiperbólica? Por quê?; e) Qual é a curva que representa o movimento orbital da Lua em torno da Terra? f) O que é fase da Lua? Quantas fases a Lua apresenta? Quais são?

Estas questões não foram colocadas todas ao mesmo tempo e nem necessariamente nesta ordem, conforme descrito na metodologia. As questões/discussões a) a d) foram lançadas e à medida que os alunos traziam suas conclusões, foi construída a parte teórica da disciplina. Assim, o problema não foi especificamente do conteúdo direto, mas tangencial, no sentido de resolver um problema que envolvia cônicas, mas não diretamente sobre elas. As demais questões lançadas foram sendo pesquisadas e trouxeram indagações, fomentando os alunos a pesquisar os conteúdos para conteúdo às discussões.

Por fim, a solução do problema referente ao kit didático, trouxe também discussões éticas e filosóficas, uma vez que os kits foram construídos para serem doados a escolas públicas e serem utilizados na práxis pedagógica.

As cônicas tiveram forte impacto na Astronomia especialmente a partir do início do século XVII, com a publicação, por Johannes Kepler, sobre a divulgação da órbita de Marte ser descrita por uma elipse. Além disso, ele conjecturava ser também elíptica toda e qualquer órbita planetária. Em fins do século XVII (1687), Isaac Newton apresenta a teoria da gravitação universal e explica órbitas elípticas,

O ensino de cônicas pelo viés da ABP, tendo como pano de fundo a Astronomia, se deu pelo fato de que todos os alunos da turma eram repetentes em

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Geometria Analítica e tiveram maior dificuldade em cônicas e quádricas. Todos eles demonstraram interesse em Astronomia, ao serem sondados na primeira aula.

Visando a construção de conceitos sobre trajetórias de corpos celestes, a partir do estudo das cônicas e servindo esta como fomento ao estudo inicial de conceitos de Astronomia pelos estudantes, a sequência didática aqui apresentada foi implementada, e seus resultados, em termos de aprendizagem de conteúdos e aquisição de asserções atitudinais foi bastante positivo.

## Fases da Lua e sua interpretação no senso comum

As fases da Lua ocorrem pelo fato de a mesma ser iluminada pelo Sol, sendo que é a face iluminada voltada para a Terra que determina a fase em que a Lua se encontra. Somente uma face é vista por nós (BOCZKO, 1984). O período de lunação dura cerca de 29,5 dias (ciclo lunar), com algumas pequenas variações.

Ao serem questionados sobre quantas fases tem a Lua, a resposta de doze dos quatorze alunos da turma foi 'quatro'. Um deles disse que sabia que havia mais fases, mas são sabia o motivo. Outro aluno respondeu que existem infinitas fases, mas nomeou as quatro mais conhecidas: nova, minguante, cheia e quarto-crescente.

Esta mesma pergunta foi feita em pesquisa anterior a professores do ensino fundamental e ensino médio (LIMA; FARIAS, 2016) e 100% deles responderam que existem quatro fases Tais incompletudes ilustram as dificuldades do processo de aprendizagem do modelo científico para o fenômeno cotidiano, especificamente as relacionadas à presença de concepções alternativas em Astronomia. Tais concepções são resistentes a mudanças, interferindo marcadamente na aprendizagem do modelo científico (IACHEL, LANGHI e SCALVI, 2008).

## Etapas da ABP e a Metodologia da Pesquisa

A ABP é estruturada em quatro fases principais: 1) Escolha do contexto real da vida dos alunos para a identificação do problema, preparação e sistematização, pelo professor, dos materiais necessários à investigação; 2) Os alunos recebem do professor o contexto problemático e iniciam o processo de elaboração das questõesproblema Em seguida, passa-se à discussão dessas questões em grupo (acompanhados pelo professor) e iniciam o planejamento da investigação para a resolução dos problemas; 3) Processo de desenvolvimento da investigação por meio dos diversos recursos disponibilizados pelo professor, enquanto os alunos apropriam-se das informações por meio de leitura e análise crítica, pesquisam na internet, discutem sobre o material coletado e levantam hipóteses de solução; 4) Os alunos elaboram a síntese das discussões e reflexões, sistematizam as soluções encontradas e preparam a apresentação para todos, promovendo auto-avaliação do processo de aprendizagem (S. C. SOUZA e L. DOURADO, 2015).

A pesquisa foi realizada com catorze alunos de Engenharia Mecânica de uma Faculdade em Salvador (BA), na disciplina Geometria Analítica. Embora esta seja uma disciplina do primeiro trimestre do curso, faziam parte da turma apenas alunos que estavam repetindo a disciplina.

A metodologia, de caráter qualitativo, traz enfoque sociocientífico e educativo, pela própria questão de pesquisa gerada como consequência do problema: ' É possível a criação de um kit didático para o ensino das fases da Lua utilizando

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materiais de baixo custo e que permitam aos professores e aos alunos do ensino fundamental a compreensão a respeito do tema? '.

A coleta dos dados foi feita a partir de questionário aplicado, registro das observações e áudios das interações, bem como da apresentação dos grupos. A análise foi baseada em verificação dos conteúdos, considerando como categorias os objetivos de aprendizagem, fundamentados em referenciais sobre cônicas, aplicações em Astronomia e em ensino de Astronomia. A escolha das cônicas se deveu a um bate-papo inicial com os discentes, onde a pesquisadora (e professora da turma) questionou sobre os conteúdos de maior dificuldade e o que os fez estarem repetindo a matéria. Onze alunos elegeram cônicas e quádricas como os conteúdos curriculares de maior dificuldade .

Visando contemplar as quatro etapas fundamentais da estrutura didática da ABP, a pesquisa contou com o que denominamos seis momentos didáticos: 1) Sondagem com a turma sobre a dificuldade em cada etapa; 2) Escolha da ABP para abordagem na construção do conceito de cônicas e explicação da metodologia aos discentes; 3) Apresentação de questões, pesquisas e discussões postas aos alunos, com prazo de uma semana para trazerem os resultados e as discussões; 4) Interação teórico-prática nas aulas, isto é, a explicação geométrica e algébrica dos conteúdos a partir dos resultados apresentados pelos alunos a cada questão/discussão; 5) Apresentação dos resultados; 6) Fechamento das sequências didáticas e avaliação qualitativa dos alunos.

## Resultados

As questões colocadas aos alunos foram dadas em grupos, a partir do objetivo a ser cumprido em cada aula. Cada abordagem está descrita com alguns resultados trazidos pelos mesmos. A pergunta 'Qual (quais) cônica(s) pode(m) representar o movimento orbital dos cometas?' foi feita inicialmente em uma aula, de forma aparentemente desprentenciosa. Doze alunos concordaram entre eles que a elipse seria a curva que descreve todas as trajetórias no Universo. A partir destas respostas, foi pedido que eles trouxessem na aula seguinte respostas e resultados para as seguintes questões: ' Pesquise sobre o cometa Catalina e faça um breve apanhado teórico sobre sua trajetória' ; ' Existem corpos que podem seguir uma trajetória parabólica ou mesmo hiperbólica? Por quê? '

Em uma breve discussão, os alunos perguntaram se poderia haver uma trajetória que não fosse elíptica. Um aluno afirmou que ' se a professora está pedindo isso, é porque tem ', os colegas concordaram.

Uma aluna afirmou que ' não pode haver trajetória que não seja elíptica, porque todos os planetas têm este tipo de 'caminho' no Sistema Solar '. Findada a discussão, passou-se para os conteúdos formais (geométricos e algébricos) da hipérbole e da parábola e seus elementos principais.

Na aula seguinte dois grupos trouxeram o conteúdo das páginas http://www.astropt.org/2016/08/18/recordando-o-cometa-catalina/ e um trouxe os conteúdos do sítio https://pt.wikipedia.org/wiki/Trajet%C3%B3ria\_hiperb%C3%B3lica

No primeiro endereço, os alunos descobriram que conceitos inerentes ao nome de determinado cometa bem como forma de trajetórias de cometas e os alunos dos dois grupos que trouxeram as respostas baseadas no conteúdos deste site mostraram-se surpresos com a informação e a descoberta de que existem corpos celestes que seguem trajetórias não elípticas.

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Ilustração 1: Fotografia do cometa tirada por um astrônomo e comentada no mesmo site. Fonte: http://www.astropt.org/2016/08/18/recordando-o-cometa-catalina/

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A pergunta ' Existem corpos que podem seguir uma trajetória parabólica ou mesmo hiperbólica? Por quê? ' foi trazida também do mesmo site e foi dúvida de um internauta que não conseguiu, à princípio, conceber uma trajetória hiperbólica.

'[...] imagine um objeto a atravessar o sistema solar (SS) sempre em linha reta. Ele nunca mais vai retornar, certo? O cometa Catalina possui uma órbita hiperbólica (...) e como tal não regressará mais. Se na sua trajetória for atraído gravitacionalmente por alguma estrela, então poderá ser capturado por essa estrela e adquirir uma órbita elítica.'.

Esta metodologia foi utilizada nas demais aulas e a partir de questões a respeito das órbitas, os alunos iam trazendo resultados, gerando discussões que trouxessem respostas baseadas em estudos científicos, de preferência.

A Figura 2 mostra etapas da utilização do kit em outra pesquisa. O material utilizado para a confecção do kit é: Garrafa de água mineral (20l); Tinta spray na cor preta; Tesoura com ponta; Bolinha de isopor; Cola; Cordão; Caneta hidrocor; Fita métrica; Lanterna e Elástico (2cm de espessura) na cor preta.

Para a construção, mede-se o comprimento da vasilha de água e corta-se um cordão 10 cm maior para poder dar o nó, marcando no cordão o tamanho exato do diâmetro da garrafa. Em seguida, divide-se o tamanho do diâmetro por 29,5 e faça as marcações referentes ao valor encontrado para determinar a distância entre os pontos a serem furados (LIMA; FARIAS, 2016). O garrafão de água permite fazer mais furos e 'observar' diversas fases.

Figura 2 : Resumo das etapas de uma outra SD apresentada pela pesquisadora nortear os estudantes na construção de um novo kit ou melhoria do que foi apresentado. Fonte: (LIMA; FARIAS, 2016).

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O kit apresenta 29 fases e a lanterna representa o Sol. Havia um problema a ser sanado: como todos os furos encontravam-se à mesma altura, a observação no kit não reponde à seguinte indagação: ' embora os eclipses ocorram na Lua Nova (solar) e na Cheia (Lunar), não ocorrem todos os meses. Por qual razão, no kit, em todas as Luas Cheias ocorrem eclipses ?'.

Esta pergunta foi feita aos alunos e eles descobriram que a órbita da Lua em torno da Terra está inclinada 5° em relação à orbita da Terra em torno do Sol. Três alunos explicaram ainda que, a partir de pesquisa realizada no site http://astro.if.ufrgs.br/lua/lua.htm, os dois pontos em que a órbita da Lua cruza a eclíptica são chamados nodos. Para responder à questão sóciocientífica/educativa, os grupos apresentaram os kits mostrados nas Figuras 3, 4 e 5, onde foram questionados pelos outros grupos e pela pesquisadora.

O Kit proposto pelo Grupo 1 não explicava o por quê de não haver eclipses todos os meses. Embora os alunos tenham apresentado respostas corretas, no que tange à proposta educativa, não satisfizeram totalmente a questão. No entanto, a performance na apresentação foi muito boa. Com relação às questões a) a g), a equipe teve bons resultados, trazendo questionamentos e apresentando muito mais respostas do que perguntas nas discussões ocorridas.

A Figura 3 mostra a apresentação e o kit do Grupo 2, bem como o resumo da participação e dos resultados. Eles corrigiram o problema referente a não observância de eclipses em todas as Luas Cheia e Nova. Para isso, fizeram dois furos nos pontos correspondentes à linha dos nodos no sistema Terra-Sol-Lua real.

Com relação à participação e interação nas perguntas e problemas propostos, o Grupo 2 contou com a presença dos quatro integrantes em todas as etapas e tiveram participação efetiva nas discussões. Demonstraram que estavam mantendo o estudo das cônicas, das fases da Lua e dos questionamentos surgidos nas interações a respeito do processo de ensino e aprendizagem e do papel do kit que eles montaram neste contexto.

Figura 3 : Apresentação e Kit proposto pelo grupo 1. Fonte: (Própria, 2018)

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Figura 4 : Apresentação e Kit proposto pelo grupo 2. Fonte: (Própria, 2018)

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A Figura 5 resume os resultados do Grupo 3. Embora com praticamente os mesmos materiais utilizados pela pesquisadora, eles também usaram dupla furação, mas optaram por furar todo o garrafão de água. .

Figura 5 : Apresentação e Kit proposto pelo grupo 2. Fonte: (Própria, 2018)

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## Considerações finais

Na ABP, o trabalho em grupo destaca-se como uma forma de atividade em que o aluno valoriza a interação social com os pares, dispondo-se a participar criativamente do processo de aprendizagem, construindo meios e criando espaços de cooperação colaborando para uma aprendizagem mútua e integral (BARRETT &amp; MOORE apud CONRADO, 2016). Durante o trabalho grupal, em que o processo educativo se desenvolve, o aluno apresenta-se como um investigador reflexivo, competente, produtivo, autônomo, dinâmico e participativo (CONRADO, 2016).

Reunir ABP, ensino de cônicas, conceitos de Astronomia e kit didático foi um desafio que demandou criatividade, agilidade e acompanhamento quase diário no desenvolvimento da disciplina e na construção das atividades, mas fica a sugestão

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aos demais pesquisadores a utilização de teorias na construção das sequências didáticas dos conceitos relativos à Astronomia.

- O interesse dos estudantes e os resultados positivos nas avaliações, discussões e na aceitação da proposta corrobora a aplicação da ABP na construção de conceitos de Astronomia atrelados a outros. Embora a pesquisa tenha sido aplicada com alunos de graduação, a ABP tem sido aplicada em diversas áreas, da Medicina ao Direito, com pesquisas que comprovam sua eficácia. Algumas vertentes que veem a ABP de modo distinto da que foi aplicada nesta pesquisa, podem verificar que sequências didáticas podem ser implementadas na apresentação de conceitos relativos à Astronomia e que estas podem promover a divulgação dessa área da ciência e fomentar o ensino da mesma.

## Referências

BARROWS, H. S.; TAMBLYN, R. M. Problem-based Learning: An Approach to Medical Education. New York: Springer, 1980.

BARROWS, H. S. A Taxonomy of Problem-Based Learning methods. Medical Education , v.20, p. 481-486, 1986.

BOCZKO, Roberto. Conceitos de Astronomia . São Paulo: Edgard Blucher,1984.

BOWE, Brian; COWAN, John. A Lecture-based Course and a Problem-based Course . In: Maggi Savin-Baden and Kay Wilkie. Challenging Research into Problembased Learning England: McGraw-Hill Education, 2004. Cap. 12, p. 157-162. .

CONRADO, Dália Melissa et al l. Ensino de biologia a partir de questões sociocientíficas: uma experiência com ingressantes em curso de licenciatura. Indagatio Didactica, vol. 8(1), julho 2016. Disponível em: http://revistas.ua.pt/index.php/ID/article/view/3990

HUTCHINGS, Bill. O'ROURKE, Karen. Medical Studies to Literary Studies: Adapting Paradigms of Problem-based Learning Process for New Disciplines. In: Maggi Savin-Baden and Kay Wilkie. Challenging Research into Problem-based Learning England: McGraw-Hill Education, 2004. Cap. 13, p. 174-190. .

IACHEL, Gustavo; LANGHI, Rodolfo; SCALVI, Rosa Maria Fernandes. Concepções alternativas de alunos do ensino médio sobre o fenômeno de formação das fases da Lua. Revista Latino-americana de Educação em Astronomia (RELEA), n.5, p. 25-37, jan/dez. São Paulo, 2008.

Maggi Savin-Baden and Kay Wilkie. Challenging Research into Problem-based Learning. England: McGraw-Hill Education, 2004. Cap. 13, p. 174-190.

LIMA, Melina Silva de.; FARIAS, Luiz Marcio Santos; SANTOS, José Vicente Cardoso. O Ensino das Fases da Lua pelo Viés da Teoria dos Campos Conceituais . II Colóqui Internacional sobre Ensino e Didática das Ciências, Salvador: 2016. (Pôster) Anais: http://www.ciedic2016.ufba.br/

S. C. SOUZA1* e L. DOURADO2. Aprendizagem Baseada em Problemas (ABP): Um Método de Aprendizagem Inovador para o Ensino Educativo . HOLOS, Ano 31, Vol. 5, setembro de 2015. Disponível em http://www2.ifrn.edu.br/ojs/index.php/HOLOS/article/view/2880.

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