CONSTITUINDO A MODELAGEM DA ENERGIA MECÂNICA: INDAGAÇÃO DIALÓGICA NA PÓS-GRADUAÇÃO

## CONSTITUINDO A MODELAGEM DA ENERGIA MECÂNICA: INDAGAÇÃO DIALÓGICA NA PÓS-GRADUAÇÃO

## Willian Rubira da Silva 1 , Valmir Hecker 2

- 1 Universidade Federal do Rio Grande - FURG, willianrus@gmail.com
- 2 Universidade Federal do Rio Grande - FURG, valmirheckler@gmail.com

## Resumo

A disciplina Temas de Física na Pesquisa-formação de professores (TFPFP) - foi ofertada em sua primeira edição pelo Programa de Pós-Graduação em Educação em Ciências (PPGEC) da Universidade Federal do Rio Grande (FURG) no segundo semestre de 2017. Assumida, já no primeiro semestre de 2017, de forma colaborativa em relação a sua idealização e planejamento, grupos dessas diferentes universidades propuseram e gerenciaram atividades relacionadas a temas do Ensino de Física na formação de professores. Neste espaço, propomos apresentar uma dessas atividades: Modelagem da Energia Mecânica com Vídeos e Simuladores. As atividades das referidas semanas foram propostas pelos autores desta escrita. Ao longo da proposta, convidamos a comunidade de professores formada na disciplina a: interagir com vídeos e simuladores; buscar e compartilhar interlocutores teóricos; produzir e registrar perguntas; dialogar no coletivo; bem como relatar, ao final do processo pensamentos, sentimentos e ações ocorridas nas referidas semanas. Como foco de análise desta escrita, escolhemos a construção de perguntas pelos professores participantes da disciplina. Ao sistematizarmos estas, percebemos que a grande maioria das indagações referentes aos três vídeos, que apresentam experimentos sendo analisados pelo software Tracker, são voltadas aos modelos científicos. Dois grupos menores de perguntas indagam sobre a montagem experimental e sobre o uso didático em sala de aula. Concluímos que, da sistematização das perguntas, emergiram pontos importantes para o diálogo ocorrido no encontro presencial que tematizaram a experimentação investigativa em sala de aula.

Palavras-chave : Pós-Graduação, AVA Moodle; Ensino de Física; formação de professores; indagação dialógica.

## Introdução

A disciplina Temas de Física na Pesquisa-formação de professores (TFPFP) -foi ofertada em sua primeira edição pelo Programa de Pós-Graduação em Educação em Ciências (PPGEC) da Universidade Federal do Rio Grande (FURG) no segundo semestre de 2017. A mesma foi proposta/desenvolvida por membros do grupo CIEFI - Comunidade de Indagação em Ensino de Física Interdisciplinar, da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) e Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA) Campus Dom Pedrito - Rio Grande do Sul. Assumida, já no primeiro semestre de 2017, de forma colaborativa em relação a sua idealização e planejamento, grupos dessas diferentes universidades propuseram e gerenciaram atividades relacionadas a temas do Ensino de Física na formação de professores.

Os 21 participantes foram assumidos como professores, inclusive dentro do AVA Moodle da disciplina, podendo gerenciar o conteúdo e propondo atividades em torno de temas previamente negociados na comunidade participante. Semanalmente

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um encontro síncrono reunia professores na FURG e em diversos outros espaços via videoconferência. Neste sentido, a disciplina apresenta características de um curso presencial em uma perspectiva da educação online, onde todos os membros foram ativos no planejamento e execução das atividades que constituem o campo empírico coletivo e colaborativo para a escrita de uma série de artigos que irá compor um livro.

É focado nesta perspectiva, de um espaçotempo que estrutura a possibilidade de envolver os todos os membros da comunidade de indagação em um diálogo todos-todos com o auxílio das interfaces associadas à cibercultura, que a proposta 'Modelagem da Energia Mecânica com Vídeos e Simuladores' foi concebida. Ao longo da proposta, convidamos a comunidade de professores a: interagir com vídeos e simuladores; buscar e compartilhar interlocutores teóricos; produzir e registrar perguntas; dialogar no coletivo; bem como relatar, ao final do processo pensamentos, sentimentos e ações ocorridas nas referidas semanas. Como foco de análise desta escrita, escolhemos a construção de perguntas pelos professores participantes da disciplina. Nas próximas sessões descreveremos qual o contexto da constituição dessas indagações, a compreensão da construção de modelos através de vídeos se simuladores e que aspectos emergem de um olhar atento sobre essas perguntas.

## 2. Descrição do Planejamento e dos Registros no AVA

Neste tópico descrevemos os aspectos do planejamento e dos registros disponíveis no AVA da disciplina, referentes ao tópico Modelagem da Energia Mecânica com Vídeos e Simuladores. Importante ressaltar que neste tópico foi constituído de um encontro presencial e de atividades assíncronas organizadas em duas etapas: a 1ª etapa, entre 22 a 27 de agosto; e a 2ª etapa, de 28 a 31.

A primeira etapa das atividades envolveu um conjunto de atividades assíncronas e não contou com encontro presencial. A figura 1 registra a organização prévia das atividades no AVA.

Figura 01 - Registro de organização da primeira etapa no AVA

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Registramos na figura 01 a três atividades da 1ª etapa, que apesar de numeradas, não implicaram em uma ordem linear para o seu desenvolvimento. As atividades 1 e 2 desafiavam os participantes a interagir com três vídeos de curta

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duração e um simulador virtual. A partir dessas interações cada sujeito produziu e registrou perguntas em fóruns. Na atividade 3 cada colega professor foi convidado a compartilhar possíveis referenciais sobre o tema modelagem. As informações, Interagir com os vídeos e Interagir com um simulador eram hyperlinks que conduziam a duas páginas organizadas no AVA Moodle. Na primeira página encontramos três vídeos do youtube incorporados e a seguinte orientação:

Neste primeiro momento da proposta, convidamos você a observar os três vídeos abaixo. A partir desses, registrem no fórum possíveis perguntas "genuínas" envolvendo a modelagem de energia. As perguntas constituídas poderão proporcionar uma orientação, um ponto de partida, para possíveis investigações em torno de um fenômeno (Registro no AVA da disciplina).

Os três vídeos apresentam diferentes atividades, em momentos e com intenções distintas, compartilhando a característica de demonstrarem a análise de movimento no software Tracker. Apresentamos na figura 2 um dos vídeos, que demonstra a análise de movimentação de um carrinho de aproximadamente 20 cm feito de papelão e propulsionado por um balão de festa. O software auxilia na interpretação do fenômeno com a construção gráfica de resultados para o movimento.

Figura 2 - Vídeo do carrinho propulsionado por balão de festa

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Observamos um segundo vídeo, filmado por estudantes da graduação na disciplina de Física I, apresenta uma garrafa pet de 500ml propulsionada pela queima de álcool em um pequeno orifício na sua tampa. Ao grupo de professores foi oportunizada a interação com um terceiro vídeo, este que apresenta um celular acoplado em uma régua de 40cm que, acomodado na maçaneta de um armário, realiza um movimento harmônico. Na interface do AVA também encontramos um hyperlink que conduz ao fórum onde as perguntas genuínas sobre os vídeos deveriam ser registradas.

A página relacionada à segunda atividade nos convida a brincar com o simulador 'Energia na Pista de Skate', incorporado no mesmo espaço. Este, por sua vez, apresenta três opções iniciais: Intro , onde vemos uma pista em formato U e temos como variáveis controláveis a massa e a posição inicial do skatista; Atrito ,

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que se apresenta semelhantemente ao anterior, mas agora com o atrito sendo uma variável controlável; Parque , onde além das opções anteriores é possível montar a pista e permitir que o skatista ande de cabeça para baixo. O simulador é apresentado na figura 3.

Figura 03 - Apresentação do simulador Energia na Pista de Skate

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O referido simulador apresenta três opções para se habilitar recursos visuais como: gráficos de barras e setoriais que apresentam o comportamento da energia cinética, potencial e térmica, esta última representando as perdas por atrito; velocímetro para indicar a velocidade do skatista; e uma grade que auxilia a identificar a posição do skatista.

## 2.1- Por que apostamos na interação com vídeos curtos, simuladores e a construção de perguntas?

Os vídeos disponibilizados em interface do youtube, para posterior desenvolvimento das atividades na web, tem tempo de duração média de até vinte segundos. A partir de Laws (2013), significamos que o uso de vídeos curtos e imagens são materiais alternativos, em atividades mediados na web, como auxiliares nos processos formativos da área de Ciências. Estes artefatos utilizados na Educação em Ciências, são meios comunicativos contemporâneos no narrar, registrar, interpretar, comunicar e produzir informações sobre fenômenos que podem ser discutidos em sala de aula (LAURILLARD, 2004).

Reconhecemos o simulador como um artefato, constituído pela linguagem de modelos explicativos das Ciências, com os quais os professores podem interagir, alterar parâmetros, "medir" e, consequentemente, confrontar previsões em um cenário simulado de fenômenos relacionados ao movimento de um Skatista. Na década de 2000, Medeiros e Medeiros (2002) escreveram sobre as "possibilidades e

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limitações das simulações computacionais' para os contextos educativos. Ressaltaram a importância de se investigar os modelos na simulação e como estes representam explicações limitadas do fenômeno apresentado em face às simplificações necessárias para a construção de um artefato. Para tanto, a simulação é percebida como não substitutiva do experimento físico, devido às diferenças significativas existentes no ato de se experienciar um fenômeno com auxílio do experimento e/ou da simulação computacional (MEDEIROS; MEDEIROS, 2002).

Compreendemos que a interação não deva acontecer somente com os referidos artefatos, mas contemplar ações dialógicas entre os sujeitos que das atividades participam. A partir de Laws (2013), registramos que o uso desses materiais em atividades educativas poderão potencializar a interação entre os professores e com a linguagem dos vídeos como forma colaborativa de investigar as imagens e a fala do narrador. A construção dos modelos acontece a partir da interação entre professores com os vídeos, questões propostas no AVA e informações produzidas pelos participantes dos fóruns. Os diálogos entre os professores, com questionamentos e construção coletiva de modelos, são aspectos emergentes interligados à realização de multidiálogos na conversa de todos com todos (KENSKI, 2013), pela interatividade dos participantes com os artefatos disponibilizados, e na cocriação da comunicação na web (SILVA, 2012).

Assumimos que o simulador virtual constitui um artefato contemporâneo da experimentação em Ciências, que possibilita a atividade coletiva dos professores com informações empíricas, com a temática da energia mecânica. Os ambientes de modelagem e simulação são reconhecidos como formas de tornar o pensamento sobre um fenômeno ou evento visível, constituindo-se em uma maneira aos estudantes na realização de atividades experimentais ou de simulações de um experimento que seria perigoso ou difícil de executar usando materiais físicos (LINN, 2004). Possibilita interligar fenômenos aos conceitos de energia mecânica, calor, velocidade, atrito e posição interconexa com a linguagem gráfica e as múltiplas possibilidades de montagem.

## 3 - Resultados obtidos

Neste item abordamos os aspectos emergentes ao estarmos envolvidos na construção de perguntas em dois fóruns, de forma assíncrona, sobre os fenômenos e seus modelos comunicados nos vídeos e no simulador. Registramos que foram disponibilizados no AVA Moodle dois fóruns específicos para a construção das perguntas: Fórum 1-perguntas\_genuínas\_vídeos ; Fórum2-perguntas\_genuínas\_simuladores .

Ao analisarmos os referidos fóruns encontramos 30 tópicos abertos com os registros de 67 perguntas. Na busca de compreender o que é comunicado através das 48 perguntas co-construídas a partir dos vídeos, realizamos uma leitura atenta e definimos palavras-chave para cada das mesmas. Destacamos a seguir três dessas palavras e seus respectivos exemplos.

Iniciamos pelas perguntas que tiveram como foco dúvidas e compreensões interligadas aos modelos científicos . Essa é a palavra-chave foi aplicada 34 vezes dentre as 48 perguntas analisadas, que tinham relação com o vídeo.

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Compreendemos que os modelos explicativos são panos-de-fundo para toda e qualquer indagação sobre um tema.

A partir de Bravo (2005), significamos os modelos na Ciência como construções humanas, provisórias e imperfeitas sobre alguns aspectos do mundo que nos cercam. Frente a necessidade de explicar os fenômenos os sujeitos selecionam aspectos de acordo com as finalidades de intervenção que buscam, não 'cópias' diretas da realidade, mas, sim, analogias parciais. Sendo assim, o modelo é composto por um conjunto de signos, expresso pela linguagem dos discursos das Ciências, que auxilia no compreender dos fenômenos da natureza.

Ao destacarmos que as perguntas são direcionadas aos modelos, e não aos fenômenos físicos registrados e analisados nos vídeos, assumimos uma diferenciação válida para estes dentro do contexto do ensino. Nas atividades de experimentação em Ciências modelos e fenômenos são constituídos por aspectos diferentes. Significamos que diante de um experimento, o modelo '[...] não está diretamente visível, é uma abstração que precisa ser construída logicamente' (CARVALHO, 2010, p. 64), pelos participantes envolvidos em atividades experimentais em Ciências.

Pautados nessas definições, exemplificamos as perguntas que indagam diretamente modelos teóricos estabelecidos e comunicados no ensino de Física. Dentre essas destacamos: a) Quais as forças que atuam no foguete?; b) Por que se diz que as leis físicas não dependem do tempo (Determinismo) e como o pêndulo físico pode ser um exemplo?; c ) Quais são as leis que podem ser verificadas com este experimento 2? Esses exemplos evidenciam que o grupo de professores tende a construir suas perguntas pautados em modelos teóricos, gerando dificuldades no aperfeiçoar os experimentos com perguntas genuínas que encaminhem a outras investigações.

Destacamos duas palavras-chave próximas: Hipóteses experimentais e experimentos . Enquanto a primeira se repete nove vezes, a segunda aparece em quatro das perguntas co-criadas a partir dos vídeos. Essas hipóteses, na maioria das vezes, também apresentam algum modelo explicativo e ou destacam um possível aperfeiçoamento na montagem experimental. São exemplos de hipóteses: d) Que diferença haveria na trajetória do foguete se lançado a partir de um certo ângulo do solo?; e) E se colocássemos um balão surpresa no carrinho pequeno, poderíamos dizer que o movimento seria parecido com o do foguete? São exemplos de perguntas focadas na montagem experimental: f) A partir dos vídeos, quais foram os materiais utilizados para o experimento?; g) Sobre a estrutura do foguete, ele desloca-se desse jeito por causa de estrutura ou não?.

A palavra-chave Prática do Professor sinaliza questões que possuem como preocupação a utilização didática do experimento. Apenas quatro perguntas explicitam nitidamente esse enfoque, assumidas como de grande importância no contexto de pesquisa-formação de professores em que estamos inseridos. As perguntas são: h) Existe alguma limitação para ser trabalhado em sala de aula?; i) Qual a sequência de conteúdo poderia ser usado para o ensino de EJA e outras modalidades de ensino?; j) Não tenho experiência como professor de Física, logo, gostaria de saber quais as metodologias para eu possa utilizar os experimentos?; k) E sobre o carrinho, gostaria de saber se vocês consideram o modelo melhor para ensinar cinemática ou 3ª Lei? Ou para ambos?

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Ao analisarmos as 19 perguntas desenvolvidas a partir do simulador, registramos um potencial investigativo emergente nessa prática de fazer uso do referido artefato, como ponto de partida para a criação de perguntas. Observamos que as perguntas construídas envolveram a linguagem do próprio simulador, bem como uma parte delas desencadeia a possibilidade de aperfeiçoar o modelo para além do que é expresso no simulador. Exemplificamos quatro questões: l) No caso onde há atrito, a "perda" de energia mecânica é dependente apenas a distância percorrida ou também depende do formato da trajetória? m) Na situação real, as vezes temos a impressão de que conseguimos chegar do outro lado da pista a uma altura maior que a altura de onde partimos. Isso é possível? Caso seja possível, que variável(is) física(s) determinou esse fenômeno? n) Na vida real observamos os skatistas "curvando" o corpo ao estarem andando, o que é amplamente diferente do skatista representado no simulador virtual. Como estes movimentos do corpo do Skatista podem interferir na Energia Mecânica ao longo do movimento?

A partir de Specht (2017), visualizamos que as perguntas e as suas sistematizações revelam que os questionamentos realizados pelo grupo de professores pode ser associado ao conhecimento inicial de cada participante. Nesse sentido, o referido autor destaca que os referidos questionamentos "[...] podem representar perspectivas diferentes sobre o objeto de estudo, pois a realidade se apresenta de diferentes formas para cada espírito humano" (SPECHT, 2017, p. 23). Os referidos questionamentos cocriados possibilitam cada sujeito a buscar distintas compreensões em torno dos temas em estudo.

Na busca pela ampliação do debate em torno das questões registradas nos respectivos fóruns, selecionamos e sistematizamos 19 perguntas, para fomentar uma discussão interdisciplinar no contexto da sala de aula. As perguntas foram disponibilizadas via google drive e utilizadas para desenvolver os diálogos do encontro síncrono.

## 4. Considerações Finais

Importante ressaltarmos aqui que as ações apresentadas nesta escrita são um fragmento da atividade proposta. Dentre o universo de perguntas constituídas pelos estudantes, selecionamos 19 delas e as levamos para o encontro presencial. Neste, entre outras atividades, grupos se formaram para discutir as perguntas, não apenas no intuito de responde-las, mas também problematizado a relação da experimentação com a teoria, a profundidade dos modelos para o ensino médio e a necessidade dos roteiros em atividades investigativas.

Duas outras atividades, igualmente ricas de informação, são compreendidas de maneira indissociável a essa descrita aqui. Antes do encontro síncrono, os membros foram convidados a postarem em um espaço reservado como 'biblioteca coletiva' trabalhos usados como referenciais com relação ao processo de construção de modelos científicos na sala de aula de ciências. Na última atividade da proposta, registrar em um fórum 'sobre que pensamentos, sentimentos e ações lhe aconteceram durante essas duas semanas', podemos perceber um conjunto de interlocuções ao redor da interação com os simuladores e vídeos e da necessidade de fazer perguntas.

Destarte, a análise qualitativa daquilo que se mostra nas perguntas é um recorte de um campo muito maior, que se encontra em um processo de

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desconstrução e reconstrução com o objetivo de constituir significados sobre o processo de formação na pós-graduação entorno de temas de Física.

## Referências

BRAVO, Augustín Adúriz. Una introducción a la naturaleza de la Ciencia: la epistemologia em la enseñanza de lãs ciências naturais. Buenos Aires: Fondo de Cultura Económica, 2005.

CARVALHO, Anna Maria Pessoa de. As práticas experimentais no ensino de Física. In: CARVALHO, Anna Maria Pessoa de et al. Ensino de Física. São Paulo: Cengage Learning, 2010, p. 53-77.

KENSKI, Vani Moreira. Avaliação e acompanhamento da aprendizagem em ambientes virtuais, a distância. In: MILL, Daniel Ribeiro Silva; PIMENTEL, Nara Maria. Educação a distância: desafios contemporâneos. São Carlos: EdUFSCar, 2013, p. 59-68.

LAURILLARD, Diana. Rethinking the teaching of Science. In: HOLLIMAN, Richard;

LAWS, Priscilla. Comments on D3: Physics and distance education.

Disponível em:

&lt;http://web.phys.ksu.edu/icpe/Publications/teach2/comments\_on\_Lambourne.pdf&gt;. Acesso em: 16 out. 2013.

LINN, Marcia C. Using ICT to teach and learn science. In: HOLLIMAN, Richard; SCANLON, Eileen. Mediating science learning through information and communications technology. E-book, London an New Work: Routledge Falmem, 2004, p. 9-26.

MEDEIROS, Alexandre; MEDEIROS, Cleide Farias de. Possibilidades e limitações das simulacões computacionais no ensino da Física. Revista Brasileira de Ensino de Física, v.24, n.2, jun 2002.

SILVA, Marco (Org.). Formação de professores para a docência online. São Paulo: Loyola, 2012.

SPECHT, Cristiano Centeno. A valorização das perguntas por professores em aulas de química: estudo de casos múltiplos. Dissertação (Mestrado). Programa de Pós-graduação em Educação em Ciências e Matemática, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2017.

WELLS, GORDON The case for dialogic inquiry. In WELLS, Gordon. . Action, talk, and text: Learning and teaching through inquiry. New York: Teachers College Press, p. 171-194, 2001b.

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