OBJETOS DIGITAIS DE APRENDIZAGEM: CONTRIBUIÇÕES PARA A APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA DOS CONCEITOS DE VELOCIDADE E ACELERAÇÃO

## OBJETOS DIGITAIS DE APRENDIZAGEM: CONTRIBUIÇÕES PARA A APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA DOS CONCEITOS DE VELOCIDADE E ACELERAÇÃO

## Núbio Fernando Rodrigues 1 , Wagner Wilson Furtado 2

1 Universidade Federal de Goiás/UAB/Instituto de Física/Licenciatura em Física, núbio\_gyn@hotmail.com

2 Universidade Federal de Goiás/Instituto de Física/wagner@ufg.br

## Resumo

Esta pesquisa, de cunho qualitativo, teve como objetivo analisar a utilização de um Objeto Digital de Aprendizagem (ODA) no favorecimento de uma Aprendizagem Significativa dos conceitos de velocidade e aceleração. O trabalho foi realizado em uma escola pública de uma cidade do interior do estado de Goiás, com 34 alunos do 1º ano do ensino médio. Observou-se que a maioria dos conhecimentos prévios sobre velocidade era relativa ao conceito de movimento, sem levar em consideração o tempo para percorrer uma determinada distância. Após a aplicação do objeto de aprendizagem, alguns alunos não alteraram suas concepções prévias e outros se aproximaram da definição correta. Quanto aos conhecimentos prévios sobre aceleração, alguns definiam esse conceito, relacionando-o à variação da velocidade e muitos o associavam à aplicação de forças. Após o uso do objeto de aprendizagem, alguns alunos aprimoraram suas concepções, se aproximando do conceito. Pôde-se observar que os conhecimentos prévios (subsunçores) da maioria dos alunos, relativos aos conceitos de velocidade e de aceleração, não estavam previamente organizados para que pudessem servir como estruturas agregadoras nas quais as novas informações seriam conectadas num processo contínuo de interação. Assim, com a deficiência apresentada, novas ancoragens não puderam ser realizadas, trazendo prejuízos para o aprendizado. No entanto, consideramos que objetos digitais de aprendizagem possuem potencial para promover aprendizagem significativa.

Palavras-chave : Objetos digitais de aprendizagem. Aprendizagem Significativa. Ensino de velocidade e aceleração.

## Introdução

Atualmente, o intenso uso das Tecnologias da Informação e da Comunicação (TICs) em nosso dia a dia cria condições para sua maior utilização no ensino em busca de melhores resultados no aprendizado, e o principal recurso para o uso de uma metodologia que atue nesse sentido é o computador. Segundo Valente (1999, p. 1), '[...] a utilização de computadores na Educação é muito mais diversificada, interessante e desafiadora, do que simplesmente a de transmitir informação ao aprendiz .' Assim, o professor deve deixar de ser uma fonte fornecedora de conhecimento para se tornar, segundo Valente (1998), o ' criador de ambientes de aprendizagem e o facilitador do processo de desenvolvimento intelectual do aluno '.

- O computador possibilita mostrar, por meio de animações e simulações, conceitos e fenômenos difíceis de serem expressos apenas com quadro e giz. De acordo com Lévy (2010, p. 122) ' Contrariamente à maioria das descrições funcionais sobre papel ou aos modelos reduzidos analógicos, o modelo informático é

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essencialmente plástico, dinâmico, dotado de uma certa autonomia de ação e reação .'

Ao trazermos essas considerações iniciais para a realidade de uma escola pública de uma cidade do interior do Estado de Goiás, observamos dois pontos de interesse em seu Projeto Político Pedagógico - PPP - que destacamos:

Atualmente, a clientela do Colégio Estadual [...] caracteriza-se, em sua maioria, por adolescentes vindos das propriedades rurais do município de [...], além daqueles alunos residentes nos bairros periféricos da cidade. Sendo assim, o corpo discente é composto predominantemente por jovens de baixo poder aquisitivo, que se originam de famílias que não têm o hábito de estudar, nem vêem nesta prática algo que possa realmente transformar sua realidade.

[...]

Possui uma sala de informática com 10 computadores, 03 retroprojetores, 02 projetores multimídia integrados, 01 tela de projeção, 03 quadros para uso de pincel.

Ao analisarmos esse documento, propusemos um projeto de análise da aplicação de um Objeto Digital de Aprendizagem (ODA), que modificasse a realidade apresentada no PPP da escola, procurando promover aprendizagem para a vida. O ODA é um material digital de apoio ao professor, elaborado com o intuito de facilitar a compreensão dos conteúdos pelos alunos. São recursos facilitadores, tais como simuladores, jogos, videoaulas etc., que estimulam o processo ensino aprendizagem e que auxiliam a prática pedagógica dentro e fora de sala de aula a partir do planejamento de atividades educacionais dialógicas.

Assim, surgiu a pergunta que direcionou essa pesquisa: o uso de objetos digitais motiva o estudo e favorece uma Aprendizagem Significativa? No intuito de responder a essa pergunta, usamos a estrutura do laboratório de informática da escola, na aplicação de um Objeto Digital de Aprendizagem sobre velocidade e aceleração, com o objetivo de promover uma Aprendizagem Significativa.

Para a realização dessa pesquisa, optamos por alunos que estavam iniciando sua vivência naquela escola e também no ensino médio. Por iniciarem seus estudos da Física pela cinemática, escolhemos os conceitos de velocidade e aceleração por serem conceitos básicos fundamentais para a compreensão de outros conceitos físicos importantes. Por serem conceitos muito presentes em seus dia a dia, foi possível analisar a aprendizagem conforme a teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, comentada a seguir.

## A Aprendizagem Significativa e os Objetos Digitais de Aprendizagem

A Física trata de assuntos e conceitos, por vezes, de extrema subjetividade e, por isso, de difícil compreensão. Dessa forma, o ensino de Física, quando abordado de maneira superficial e à margem de teorias cognitivas, pode prejudicar a formação dos conceitos mais básicos pelos estudantes. O processo de aprendizagem fará mais sentido à medida que contribuir para um desenvolvimento progressivo do estudante, no qual ele irá conectando novos conhecimentos a conceitos já sedimentados em sua estrutura cognitiva.

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Segundo Ausubel (1968), a apresentação de conteúdos aos alunos pode acontecer de uma forma mais significativa a partir de uma associação dos novos conteúdos apresentados com as informações relevantes já presentes na estrutura cognitiva do mesmo - seus subsunçores - que podem ser entendidos como o ponto cognitivo do aluno que dará sentido ao conhecimento. O processo ideal ocorre quando uma nova ideia se relaciona a esses conhecimentos prévios, motivada por uma situação que faça sentido. A aprendizagem ocorre quando a nova informação ancora-se em conceitos ou proposições relevantes, preexistentes na estrutura cognitiva do aprendiz, sendo necessário que o aluno encontre sentido no que está aprendendo, para que significativamente possa aprender. Nesta Aprendizagem Significativa, os conhecimentos dos alunos devem estar previamente organizados para que possam servir como estruturas agregadoras, nas quais as novas informações serão conectadas num processo contínuo de interação. Por isso, se faz necessário o conhecimento de suas concepções prévias, pois isso contribuirá para a percepção, pelo professor, de como os novos conteúdos poderão ser abordados, possibilitando um melhor direcionamento e um melhor aproveitamento do aprendizado. Para Moreira (1985, p.65), essa abordagem se dá por meio de uma relação dialógica que colabore para a transformação desses sentidos em significados claros, precisos diferenciados e transferíveis.

Neste trabalho, procurou-se estabelecer a dialogicidade necessária entre as concepções prévias e o conhecimento organizado por meio de um Objeto Digital de Aprendizagem. Apesar de todas essas possibilidades, é necessário estar atento para o fato de que, levando-se em conta a Aprendizagem Significativa, esses objetos de aprendizagem são previamente produzidos e, de maneira geral, não levam em conta as concepções prévias dos alunos. Eles partem de um ponto específico para promover a abordagem dos conceitos físicos, enquanto que os alunos podem apresentar concepções iniciais dos mais diversos tipos. Tal fato, por si só, não pode ser considerado um entrave para aplicação desses aplicativos num contexto de Aprendizagem Significativa. Cabe ao professor a realização de um levantamento prévio das concepções iniciais de seus alunos, buscando criar estruturas agregadoras mínimas a fim de prepará-los para o uso desses programas.

Para fazer um bom uso dessas ferramentas e torná-las viáveis, o professor deve entender bem o programa que pretende trabalhar com seus alunos, conhecendo bem suas limitações e seus pontos fortes e fracos. O professor também deve estar ciente de que a simulação, por mais bem feita que seja, jamais poderá substituir toda vivência promovida pela experiência real.

## Metodologia

Esta pesquisa, de cunho qualitativo, foi realizada ao longo de três encontros no segundo semestre do ano letivo com 34 alunos do 1º ano do ensino médio de uma escola pública de uma cidade do interior do estado de Goiás. No primeiro encontro, foi realizado um diagnóstico por meio de um questionário com o intuito de levantar as concepções prévias dos alunos. Nele, foi solicitado que o aluno explicasse, por escrito, os conceitos de velocidade e aceleração. No segundo encontro, os alunos foram levados ao laboratório de informática da escola e orientados sobre o uso adequado do objeto de aprendizagem (simulador), a partir de um roteiro organizado previamente. No terceiro encontro, os alunos responderam novamente um questionário com perguntas idênticas às do questionário inicial.

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Com as concepções prévias levantadas no questionário inicial, comparadas com as concepções advindas do estudo no laboratório e apresentadas nas respostas do questionário final, foi desenvolvida uma análise da relação entre esses alunos e o objeto de aprendizagem, a partir de um paralelo sobre o antes e o depois, para observar se houve indícios de Aprendizagem Significativa.

O objeto de aprendizagem utilizado no experimento foi o simulador chamado 'O homem em movimento', desenvolvido pelo projeto PhET - Simulações Interativas da Universidade do Colorado, EUA. Os simuladores desenvolvidos por esse projeto procuram envolver os alunos por meio de um ambiente intuitivo, onde eles aprendem por meio da exploração e da descoberta. Essas características são importantes, pois aumentam as possibilidades de negociação do professor para a formação de concepções adequadas a partir dos conhecimentos prévios dos alunos, sendo, portanto, um material potencialmente significativo.

Os alunos fizeram uso do equipamento para experimentação com o acompanhamento dos professores (regente e pesquisador), de acordo com a proposta do roteiro, inclusive com o preenchimento de tabelas e realização de alguns cálculos simples envolvendo os dados observados no experimento.

Este simulador possibilita a representação gráfica dos vetores velocidade e aceleração e, também, grava um registro da movimentação, a partir do qual, o aluno pode arrastar o botão de progressão do vídeo e identificar pontos específicos ao longo da trajetória, identificando com calma as variações da posição e do tempo. A Figura 1 apresenta algumas telas da interface gráfica do aplicativo.

Figura 1. Imagens da interface gráfica do objeto de aprendizagem. Fonte: PhET Colorado.

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## Resultados e análises

As respostas foram classificadas em categorias numa tentativa de identificar a presença de conceitos agregadores que possibilitem a conexão de novas concepções e consequente modificação na estrutura cognitiva dos alunos.

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## Conceito de velocidade

Para o conceito de velocidade, a primeira categoria é a dos alunos que não o conseguiram definir de forma razoável nem antes e nem após a aplicação do objeto de aprendizagem. Alguns chegaram a misturar a definição com outras grandezas físicas. Essa confusão é devida a esses alunos já estarem tendo contato com as grandezas da dinâmica, tais como força, atrito, impulso etc. Observamos, nestes casos, que o objeto de aprendizagem não conseguiu alterar o conhecimento prévio desses alunos, pois eles estavam contaminados com definições apresentadas a eles por meio do ensino por recepção. Exemplos desse tipo de resposta estão apresentados no Quadro 1.

Quadro 1. Conceituação de velocidade antes e após o uso do simulador: alunos que misturaram diferentes conceitos físicos de maneira errônea.

A segunda categoria é a dos alunos que possuíam concepção prévia que associava o conceito velocidade apenas com a ideia de movimento, sem associação direta com a ideia de rapidez ou lentidão ou com o tempo gasto no deslocamento. Não houve alteração dos subsunçores, de forma que o objeto de aprendizagem não apresentou, para esses alunos, potencialidade para promover uma Aprendizagem Significativa. Algumas respostas estão apresentadas no Quadro 2.

Quadro 2. Conceituação de velocidade antes e após o uso do simulador: alunos que não alteraram seus conhecimentos prévios.

A terceira categoria é a dos alunos que modificaram ligeiramente suas concepções. A maioria, apesar de não chegar à definição correta, levou em consideração o tempo na definição, evidenciando que o movimento pode acontecer de forma mais rápida ou mais lenta. Para esses alunos, o objeto de aprendizagem apresentou indícios de ser potencialmente significativo, pois surgiram novas conceituações. Exemplos dessa categoria estão no Quadro 3.

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Quadro 3. Conceituação de velocidade antes e após o uso do simulador: alunos que relacionaram velocidade com movimento e tempo.

A quarta categoria é a dos alunos que mais se aproximaram do conceito correto ao identificarem a velocidade como rapidez ou relacionada ao tempo para percorrer uma distância. Alguns relacionaram a velocidade com o conceito de aceleração, talvez pelos dois itens terem sido trabalhados simultaneamente.

Quadro 4. Conceituação de velocidade antes e após o uso do simulador: alunos que se aproximaram do conceito correto.

## Conceito de aceleração

Para o conceito de aceleração, a primeira categoria é a dos alunos que confundem o conceito de aceleração com o conceito de velocidade. Alguns chegaram a misturar a definição com outras grandezas físicas. Observamos, nestes casos, que o objeto de aprendizagem não conseguiu alterar o conhecimento prévio de confundir aceleração com velocidade. Exemplos desse tipo de resposta estão apresentados no Quadro 5:

Quadro 5. Conceituação de aceleração antes e após o uso do simulador: alunos que confundiram aceleração com velocidade.

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A segunda categoria é a dos alunos que associam aceleração à força aplicada ao objeto, tanto previamente quanto posteriormente, o que provavelmente ocorreu por já terem tido contato com a segunda lei de Newton. Acreditamos, também, que suas concepções foram de relacionar aceleração com força, pois este conceito é bem estabelecido no cotidiano e de mais fácil compreensão do que a medida da variação de velocidade no tempo. Portanto, não houve alteração de subsunçores nestes casos. Algumas respostas estão apresentadas no Quadro 6.

Quadro 6. Conceituação de aceleração antes e após o uso do simulador: alunos que associam o conceito às forças aplicadas no corpo.

A terceira categoria é a dos alunos que associaram o conceito de aceleração com a variação de velocidade. Alguns já apresentavam esse conceito antes mesmo da aplicação do objeto de aprendizagem, outros demonstraram ter compreendido o conceito posteriormente. Para estes alunos, o objeto de aprendizagem apresentou indícios de um potencial em produzir Aprendizagem Significativa, pois já se percebe o conceito de variação de velocidade, que não havia previamente, surgir na nova conceituação. Exemplos dessa categoria estão no Quadro 7.

Quadro 7. Conceituação de aceleração antes e após o uso do simulador: alunos que associam o conceito à variação de velocidade.

## Considerações Finais

Apesar da aplicação do Objeto Digital de Aprendizagem ter sido em apenas um momento, a execução do projeto não se mostrou simples. A preparação do experimento exigiu comprometimento e dedicação. Isso é importante, pois destaca as dificuldades que um professor enfrentaria para trazer esse tipo de proposta para sua prática cotidiana. De um ponto de vista técnico, destacamos a preparação prévia de cada computador com a instalação e testes dos simuladores, o tempo perdido na

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transferência dos alunos da sala de aula para o laboratório e na organização dos grupos para dar início à atividade, a falta de suporte técnico para resolver problemas apresentados pelos computadores durante o desenvolvimento das atividades, o acompanhamento simultâneo de todos os grupos de acordo com o roteiro e a correta finalização dos programas com o desligamento dos equipamentos para uso das turmas seguintes.

Consideramos que a deficiência apresentada pelos alunos, ao definir um simples conceito como velocidade, trará prejuízos para o aprendizado de outros conceitos e, portanto, de toda a Física. Como a aplicação da pesquisa foi realizada após os alunos já terem tido contato com a dinâmica, observamos que seus conhecimentos prévios estavam contaminados com conceitos oriundos de uma aprendizagem mecânica. Assim, os resultados indicam que o momento correto de se trabalhar um objeto de aprendizagem, que trate de velocidade e aceleração, deve ser no início do curso, pois os alunos ainda não têm seus subsunçores contaminados. Ressaltamos que, para uma Aprendizagem Significativa, os conhecimentos dos alunos devem estar previamente organizados para que possam servir como estruturas agregadoras nas quais as novas informações serão conectadas num processo contínuo de interação. O que se percebeu foi que a contaminação dos subsunçores desestruturou seus conhecimentos prévios sobre os conceitos estudados. Assim, com a deficiência apresentada, novas ancoragens não puderam ser realizadas, trazendo prejuízos para o aprendizado.

Como os conhecimentos prévios não estavam organizados para a maioria dos estudantes, o Objeto Digital de Aprendizagem não apresentou fortes indícios de ser potencialmente significativo, ou seja, de promover Aprendizagem Significativa. Isso, talvez, pelo pouco tempo de sua aplicação ou pelo fato de os alunos não estarem acostumados a este tipo de método de ensino ou por já estarem adiantados no estudo da mecânica. Porém, acreditamos que o uso regular desse tipo de objeto possa promover Aprendizagem Significativa, desde que existam elementos agregadores previamente organizados na estrutura cognitiva desses alunos.

## Referências

AUSUBEL, D. P. Educational psychology: a cognitive view. New York: Holt, Rinehert end Winston, 1968.

LÉVY, P. As tecnologias da inteligência : o futuro do pensamento na era da informática. Tradução de Carlos I. da Costa. 2. ed. Rio de Janeiro: Ed. 34, 2010.

MOREIRA, M. A. Ensino e aprendizagem : enfoques teóricos. 3. ed. São Paulo: Moraes,1995.

PhET COLORADO. O homem em movimento . Disponível em &lt;https://phet.colorado.edu/pt\_BR/simulation/legacy/moving-man&gt;. Acesso em 25 jun. 2018.

VALENTE, J. A. Diferentes Usos do Computador na Educação. In: Computadores e Conhecimento: repensando a educação. 2 ed. Campinas, SP: Unicamp, 1998.

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