OS MÉTODOS P.O.E., ROTAÇÃO POR ESTAÇÕES E O LABORATÓRIO ROTACIONAL NO ESTUDO DA QUEDA DOS CORPOS.

## OS MÉTODOS P.O.E., ROTAÇÃO POR ESTAÇÕES E O LABORATÓRIO ROTACIONAL NO ESTUDO DA QUEDA DOS CORPOS

Milton Alves Gonçalves Jr. 1 , *Mônica B. Gomes 2

- 1 Escola SESC de Ensino Médio, malves@escolasesc.com.br
- 2 Escola SESC de Ensino Médio, mborges@escolasesc.com.br

## Resumo

Este trabalho tem como objetivo apresentar uma proposta de integração dos métodos de rotação por estações e de laboratório rotacional, ambos métodos de ensino híbrido, e o método P.O.E., no estudo da queda dos corpos. Espera-se que com a aplicação do método P.O.E, o estudante consiga interligar os conceitos sobre a queda livre com seus conhecimentos prévios através das discussões e práticas experimentais nas tarefas desenvolvidas na rotação por estações. A dimensão da tecnologia digital também está presente. Além da realização experimentos, as estações preveem a operação de um editor de planilha para construção de gráfico e ajuste de curva, bem como o acesso à plataforma virtual de vídeos. O artigo descreve a abordagem em 5 etapas que contemplam essa integração, permitindo a análise relativa ao envolvimento, colaboração e protagonismo dos estudantes, através de atividades de reflexão, investigação, experimentação e reelaboração de conceitos. A estratégia adotada se mostrou adequada em função da diversidade e complementaridade de tarefas, da motivação verificada nos estudantes e da facilidade encontrada pelos professores na sistematização de conteúdos realizada posteriormente. O trabalho reflete a mescla salutar entre boas práticas tradicionais e a educação tecnológica.

Palavras-chave : Queda dos corpos. Conhecimentos prévios. Ensino híbrido. Rotação por estações de aprendizagem. Método P.O.E.

## Introdução

Com o avanço das tecnologias digitais, surgiram novas formas de linguagens, como sites, blogs, vlogs etc. com características muito menos lineares que um texto impresso em um livro didático e o acesso a esses tipos de comunicação influenciou a forma de pensar e de construir o conhecimento. Essa facilidade de acesso à informação ocasionou o surgimento de novas formas de aprendizagem com o conhecimento construído coletivamente e rapidamente compartilhado. Até mesmo as práticas sociais contemporâneas formais e informais possuem uma natureza mais participativa, colaborativa e distribuída (CHEDID, 2016).

E dentro desse contexto, o professor necessita conhecer e trabalhar com essas formas de linguagens que ocupam o dia a dia dos adolescentes, mas a grande questão é como fazer a integração dessas tecnologias digitais buscando despertar a curiosidade e a participação dos alunos. Para tal, o professor deve utilizar múltiplas estratégias, estímulos visuais e auditivos, afetividade, senso de humor e quanto mais diversidade de metodologias mais certeza que o conteúdo alcançará todos os alunos.

E nesse sentido, o ensino híbrido é uma forma de integrar as tecnologias digitais com o currículo escolar, conectando os espaços presenciais e on-line na busca de aumentar o engajamento dos alunos na aprendizagem, aproveitar melhor o tempo

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do professor e ampliar as possibilidades de ação educativa como a personalização do ensino (BACICH et al. , 2015). Resumindo, a ideia é que educadores e estudantes ensinem e aprendam em tempos e locais variados com uma diversidade de metodologias e ferramentas.

Uma das propostas do ensino híbrido utilizada neste trabalho foi o modelo de rotação por estações, na qual os alunos são organizados em grupos, cada um dos quais realiza uma tarefa, de acordo com o objetivo do professor para a aula. Após um determinado tempo, combinado antecipadamente com os estudantes, os grupos trocam de estação até todos terem passado por todas as atividades. Essas tarefas podem compreender atividades de escrita, leitura e, necessariamente, uma atividade on-line com ou sem a presença do professor. E isso garante um acompanhamento mais próximo de estudantes que necessitam de mais atenção. Essa proposta também proporciona uma diversidade de recursos (vídeo, texto, trabalho colaborativo etc.) que favorece a personalização do ensino atendendo às diferentes formas de aprendizagem dos alunos. Outra proposta utilizada foi o laboratório rotacional, que é muito semelhante a rotação por estações, porém eles realizam práticas experimentais nas estações.

Em conjunto com as propostas de rotação por estações e laboratório rotacional, foi escolhido o método P.O.E., que é a abreviatura de Predict , Observe e Explain (GALLIO et al. , 2016), para confrontar as ideias prévias dos estudantes sobre a queda dos corpos antes dos experimentos realizados nas estações. Essa metodologia, criada por Richard White e Richard Gunstone, constitui-se em uma forma de surpreender as expectativas dos alunos ao confrontá-los com fenômenos que contrariam suas ideias prévias acerca do mesmo. Espera-se que esse conflito cognitivo ajude os estudantes na difícil tarefa de superação das suas concepções espontâneas.

## Problematização e estratégia pedagógica

A atividade é realizada em cinco etapas. Inicialmente, a turma é dividida em três grupos estudantes. O professor precisa garantir que cada grupo, posteriormente, trabalhe em uma das três estações. O representante do grupo recebe a incumbência de criar um documento na plataforma google docs e compartilhar com os outros integrantes do grupo e com o professor. A intenção é que todos eles, através do recurso de escrita colaborativa, possam editar o arquivo e inserir contribuições diante da tarefa que é apresentada a seguir. Aos grupos é solicitado que respondam três questões sobre o movimento dos corpos em queda (CASARO e LINHARES, 2011). Além de fazer com que os estudantes reflitam sobre o problema proposto, nessa etapa que é feito o primeiro estímulo para o desenvolvimento do trabalho, ou seja, uma forma de introduzir brevemente o assunto e motivar os jovens para a atividade. Através da discussão sobre as questões e o registro coletivo de suas impressões no documento compartilhado, o professor tem acesso as concepções prévias dos estudantes, que são muito importantes para as etapas seguintes.

O mesmo documento compartilhado é utilizado ao final da atividade para que os estudantes possam registrar as suas impressões após a realização dos experimentos nas rotações, descritas mais detalhadamente na próxima seção. A abordagem reflete a essência do método P.O.E. (GALLIO et al. , 2016), permitindo que o estudante atinja uma maior compreensão do fenômeno estudado a partir de conflitos

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cognitivos. Quando ele confronta o seu conhecimento prévio sobre determinado assunto com as observações feitas nas estações, ele se apropria mais do novo conhecimento.

A etapa 5, conhecida como Explain , é o diferencial da atividade. É o momento em que estudante precisa rever seus conceitos iniciais, fazer conexões entre as etapas anteriores, mobilizar o conhecimento adquirido. Também identificada como uma etapa de verificação de aprendizagem que representa a nova elaboração construída pelo estudante. Após o esforço inicial para responder o primeiro questionário ( Predict ), observação de experimentos e interação com os colegas durante as estações ( Observe ), espera-se que o estudante perceba melhor a influência das variáveis envolvidas. No caso apresentado, a independência da massa, a forma geométrica/aerodinâmica dos corpos, o efeito do ar etc. Ao final então, são apresentadas duas novas questões (CASARO e LINHARES, 2011), equivalentes às três questões iniciais, gerando a oportunidade de que o estudante revisite os conceitos anteriores e promova uma reelaboração dos mesmos ( Explain ).

## Descrição das estações

Nas etapas inicial e final, etapas 1 e 5, respectivamente, são incentivados o trabalho em grupo e a colaboração. A reflexão e a interação com o meio e os colegas são primordiais na abordagem apresentada. Neste trabalho, o método de rotação por estações é representado nas etapas 2, 3 e 4 intermediárias da atividade. Os experimentos realizados irão, de alguma forma, contrapor aquilo que foi levantado na etapa 1. As estações são numeradas, mas podem ser percorridas de maneira independente pelos três grupos. Apesar de independentes, elas são complementares, pois colocam em foco um aspecto específico do movimento de queda. A expectativa é que os estudantes tenham a oportunidade de explorar diversos aspectos relativos ao tema proposto, em momentos distintos. Como cada indivíduo aprende de uma forma, em um ritmo próprio, é provável que alguns desses aspectos sejam mais significativos para uns, outros aspectos para outros. Por exemplo, entender o papel da massa na queda dos corpos vai chamar mais a atenção de um aluno. Enquanto que, perceber que a aceleração dos corpos em queda, é constante vai chamar a atenção de outros. Portanto, as situações de aprendizagem, presentes sobretudo nas estações, podem favorecer a identificação dos estudantes com a situações apresentadas, aumentando as chances de que ele se sinta motivado com a proposta. Mais que isso, as estações devem permitir que estudantes de um mesmo grupo percorram de maneira peculiar, exigindo autonomia, responsabilidade e garantindo algum nível de personalização. Ao final da rotação é esperado que os estudantes consigam fazer conexões entre as situações vivenciadas nas estações e que o método tenha potencializado a aprendizagem. As estações e as suas principais características são apresentadas abaixo:

Estação 1: Nesta estação, os estudantes do grupo são convidados a realizarem uma experiência com um kit experimental que consiste de uma torre, sensores, cronômetro digital de 4 intervalos e uma pequena esfera metálica. A esfera é presa no topo da torre através de um eletroímã e, quando o eletroímã é desligado, os sensores são acionados e a esfera é abandonada. Quando a esfera cai e passa pelos sensores, colocados em posições conhecidas, o cronômetro registra o instante de tempo da esfera naquela posição específica.

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Figura 01: Estação 1 - estudantes realizam o experimento com a torre de queda livre.

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Na sequência, os estudantes prepararam uma tabela com dados da experiência e construíram um gráfico. Eles também foram encorajados a utilizarem um software de edição de planilhas. O editor de planilhas digital utilizado na tarefa oferece recursos para a construção de gráficos, adição de linhas de tendência e a opção de mostrar a função que representa a gráfico produzido, que os estudantes utilizaram para análise do movimento de queda da esfera. Uma das conclusões esperadas a partir da análise do gráfico e sua respectiva função é de que o movimento de queda livre é um movimento uniformemente variado. Outra é que o coeficiente do termo de grau 2 da função é metade da aceleração do movimento e que ela é compatível com a aceleração da gravidade.

Estação 2: Nesta estação são disponibilizados alguns objetos e os estudantes são orientados a abandoná-los dois a dois. A escolha dos objetos é livre para que o aluno perceba que, se pretende verificar o que faz um corpo cair mais rápido que outro, por exemplo, deve reduzir as variáveis do problema. Aqui o professor pode fazer provocações sugerindo que os estudantes abandonem corpos com formas semelhantes, mas com massas diferentes, por exemplo.

As orientações entregues aos estudantes sugerem que três testes sejam realizados. Em cada um deles, dois corpos são abandonados. Corpo 1 e Corpo 2 são campos utilizados para identificação dos corpos. Suas massas devem ser anotadas, bem como a altura de onde são abandonados e os respectivos tempos de queda. Diante da dificuldade de medir com precisão o instante em que o corpo é abandonado e o instante que ele atinge o solo, foi sugerido que os alunos fizessem um vídeo com o smartphone do movimento de queda. Registrando, sobretudo, a chegada dos objetos ao chão. A atividade proposta na estação 2 foi fortemente inspirada na atividade apresentada pela referência (BACICH et al. , 2015), considerado pelos autores deste trabalho um caso de sucesso e de contribuição relevante.

Estação 3: Nesta estação são propostas duas tarefas, uma experimental realizada através de um experimento físico, real, e outra on-line , virtual. Na tarefa experimental, os estudantes (individualmente ou em grupo) devem observar a queda de uma folha de papel A4 a partir de uma determinada altura, em quatro oportunidades diferentes. Na primeira, a folha de papel deve ser abandonada aberta. Na segunda, a folha deve ser dobrada ao meio antes de ser abandonada. Na terceira, a folha deve ser amassada, como uma bolinha de papel, e então abandonada. E na última, a folha aberta novamente, porém, sobre um caderno, uma apostila ou qualquer obstáculo que

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a 'proteja' ao longo da queda. A folha de papel tem sempre a mesma massa, mas possui forma ou condição de queda diferente.

A tarefa on-line consiste em assistir um vídeo sobre um experimento feito em uma grande câmara de vácuo (Disponível em: &lt; https://www.youtube.com/watch?v=cqp2g2l7OiM&gt; Acesso em: 02 de abril de 2018), em que uma pena e uma maçã são abandonadas de uma mesma altura e chegam juntas ao solo.

O grande desafio é colocar em dúvida a crença da maior parte dos estudantes de que corpos de maior massa (ou mais pesados) chegam mais rápido ao solo. Esta concepção espontânea está muito bem sedimentada. O vídeo mostra o que acontece numa câmara de vácuo, mas o vácuo ainda é algo muito abstrato para o estudante. A ideia é o estudante observe então os efeitos do ar sobre o papel nas diferentes situações propostas e façam a conexão com o experimento mostrado no vídeo.

Figura 02: Estudantes trabalhando na Estação 3.

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As três estações descritas possuem características experimentais. As Estações 1 e 3 podem ser montadas na própria sala de aula. Os aparatos experimentais utilizados nessas estações transformam a sala de aula tradicional temporariamente em um laboratório. A Estação 2 deve ser realizada fora de sala. De preferência, aproveitando o desnível entre dois andares consecutivos da escola. Dessa forma, considerando o modelo mais tradicional de sala de aula das etapas 1 e 5, a proposta nos remete ao modelo de ensino híbrido conhecido como laboratório rotacional (BACICH et al. , 2015), (BARION e MELLI, 2017). A localização das estações deve levar em consideração o tempo destinado para a atividade, reduzindo o deslocamento das equipes.

## Dinâmica e resultados

A atividade descrita foi realizada em 11 turmas regulares de 2ª série da Escola SESC de Ensino Médio. Particularmente, muitos alunos chegam à Escola sem ter tido aulas de física no ensino fundamental e, por uma opção metodológica, o conteúdo de mecânica é trabalhado no segundo ano. Por outro lado, cada turma possui 15 estudantes, o que possibilita a formação de 3 quintetos por turma. Portanto, cada estação possui 5 estudantes, o que é um número considerado apropriado. A Escola disponibiliza rede wi-fi e cada estudante dispõe de um laptop (fornecido pela Escola)

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ou do próprio smartphone , para possibilitar a realização de tarefas digitais/ on-line . Um roteiro para as etapas realizadas nas estações foi entregue para cada um dos estudantes.

Foram destinadas duas aulas de 45 minutos para as 5 etapas, de acordo com a divisão apresentada abaixo:

## Aula I

- a) 10 minutos para apresentação da proposta pelo professor: as orientações gerais sobre o trabalho e as primeiras 3 perguntas foram projetadas para os estudantes;
- b) 20 minutos para a realização da etapa 1: criação do documento on-line , compartilhamento com colaboradores e elaboração das respostas para as 3 perguntas iniciais;
- c) 15 minutos para a realização da etapa 2: a primeira estação de cada grupo foi definida por sorteio. As estações foram percorridas em ordem crescente. Por exemplo, o grupo que começou pela Estação 2, na sequência percorreu a Estação 3 e a Estação 1, nessa ordem.

## Aula II

- a) 15 minutos para a realização da etapa 3: segunda estação de cada grupo;
- b) 15 minutos para a realização da etapa 4: terceira estação de cada grupo;
- c) 15 minutos para a realização da etapa 5: retomada do documento compartilhado e elaboração das respostas para as 2 perguntas finais. As perguntas finais foram projetadas para os estudantes.

Um dos objetivos da proposta é que o professor atue mais como um mediador, tirando dúvidas pontuais sobre parâmetros e equipamentos, permitindo que o estudante conduza a investigação e tire as suas conclusões de maneira mais autônoma, uma vez que a diversificação de tarefas e de suas características (escrita colaborativa, construção de tabelas, monitoramento de dados experimentais, construção de gráficos, operação de software , reprodução de vídeo etc.) torna a atividade mais dinâmica e mais motivadora para os estudantes. Comparando as respostas iniciais e finais, percebemos uma maior apropriação do fenômeno estudado e a desconstrução de conceitos equivocados. Entretanto, acostumados com o modelo tradicional, que promovem mais segurança e uma pseudo sensação de controle do seu aprendizado, uma parte considerável dos estudantes apresenta resistência a iniciativas mais inovadoras. Alguns chegam a sugerir o 'retorno ao quadro' e menos experimentos, contrariando estudos neurocientíficos recentes (MAIATO, 2013).

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Figura 07: Tela utilizada na sistematização de conteúdos realizada a posteriori.

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A sistematização dos conceitos só foi realizada posteriormente, através dos resultados obtidos nas experiências e dedução de equações específicas para o movimento de queda livre. Contudo, a avaliação da atividade proposta é formativa, e deve levar em conta aspectos como postura, engajamento e colaboração.

## Considerações Finais

Compreender o novo modus operandi dos jovens e como se dá a construção de conhecimento na sociedade contemporânea são fundamentais para que sejam desenvolvidas alternativas pedagógicas compatíveis com as demandas atuais. O ensino híbrido apresenta possibilidades metodológicas mais simples e práticas que ajudam no deslocamento dos papéis de professor e estudante, assegurando maior protagonismo deste.

Numa perspectiva ausubeliana (MOREIRA, 2015), os conhecimentos prévios são pontos de ancoragem para o novo conhecimento, permitindo que o estudante tenha uma aprendizagem mais significativa. O conflito cognitivo estimulado pelo método P.O.E. auxiliou no trabalho do professor acerca das concepções espontâneas, sendo uma ótima metodologia para assuntos que apresentam maior resistência dos estudantes.

- O modelo de rotações por estações tem se mostrado cada vez mais interessante, visto que ele proporciona maior engajamento e motivação dos estudantes e dinamismo nas aulas. As situações de aprendizagem vivenciadas contribuíram para a melhor compreensão do fenômeno de queda dos corpos.

A abordagem realizada neste trabalho, assim como outras metodologias que estimulem os estudantes e facilitem a compreensão de fenômenos físicos, devem ser cada vez mais incentivadas, valorizadas e difundidas entre professores. A implementação em contextos e realidades diferentes e o compartilhamento com a

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comunidade podem fornecer subsídios para o aprimoramento de estratégias e a elaboração de novas práticas educacionais.

## Referências

CHEDID, K. A. K. Psicopedagogia, educação e neurociência. Rev. Psicopedagogia, v.24, n.75, p.298-300, 2007.[1] M. C. G. et al. Uma Proposta Experimental de Estudo da Queda dos Corpos no Ensino Médio. In: XVI Encontro de Pesquisa em Ensino de Física , 2016.

BACICH, L.; TANZI NETO, A.; TREVISANI, F. de M. (Orgs.). Ensino Híbrido: Personalização e Tecnologia na Educação. Porto Alegre: Penso, 2015.

GALLIO da Silva, J. C.; SASAKI, D. G. G.; Bastos de Jesus, V. L.; Mussel R. Proposta de Ensino de Gráficos de Cinemática Através de Videoanálise com o Software Tracker Mediada por Metodologia P.O.E. XVI Encontro de Pesquisa em Ensino de Física. Natal, 2016.

CASARO ERTHAL, J. P.; LINHARES, M. P. Ensinando a Queda Livre dos Corpos Numa Perspectiva Sócio Histórica Cultural Para Estudantes Do PROEJA. In: VIII Encontro Nacional de Pesquisa , 2011.

BARION, E. C. N.; MELLI, N. C. A. Os Modelos de Rotação por Estação e Laboratório Rotacional no Ensino Híbrido do Curso Técnico de Informática Semi Presencial: Um Novo Olhar Dentro e Fora da Sala de Aula. In 23º CIAED - Congresso Internacional ABED de Educação a Distância: "Metodologias Ativas e Tecnologias Aplicadas à Educação" , 2017.

MAIATO, A. M. Neurociências e Aprendizagem: O Papel da Experimentação no Ensino de Ciências. Dissertação (Mestrado em Educação em Ciências) - Programa de Pós-Graduação Educação em Ciências: Química da Vida e Saúde, Universidade Federal do Rio Grande, Rio Grande. 2013.

MOREIRA, M. A. Teorias de Aprendizagem. São Paulo: E. P. U., 2015.

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## Anexo I - Roteiro experimental para as estações

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