AMBIENTE VIRTUAL DE APRENDIZAGEM (AVA) ONLINE E INTERATIVO PARA O APRENDIZADO SOBRE BURACOS NEGROS

## AMBIENTE VIRTUAL DE APRENDIZAGEM (AVA) ONLINE E INTERATIVO PARA O APRENDIZADO SOBRE BURACOS NEGROS

Pedro Igor Salvador Alves 1 , Maria Luiza Ramos Araujo Barreto 2 , Elielma Araujo de Noronha 3 , Daniel Alves Muniz 4 , Rubens dos Santos Chagas 5, Matheus Henrique Alves Ribeiro 6 , Waldemir de Paula Silveira 7

- 1 IFSP, pedroigorsalvador@gmail.com 2 IFSP, mluizarabarreto@gmail.com 3 IFSP, elielmaaraujo.noronha@gmail.com 4 IFSP, danielalvesmuniz@live.com 5 IFSP, rnchagas12@gmail.com 6 IFSP, matheushar22@hotmail.com 7 IFSP, waldemir.silveira@ifsp.edu.br

## Resumo

As TICs têm se tornado cada vez mais disponíveis às escolas. Elas podem ser utilizadas não apenas como forma de entretenimento, mas também para o ensino de diversas áreas da Ciência. Considerando o ensino de Física Moderna e Contemporânea (FMC), diversos pesquisadores salientam a necessidade da introdução de tópicos desta área da Física no ensino Médio. Em relação à ambientes virtuais que contemplam a FMC, vários trabalhos podem ser encontrados na literatura acadêmica. Nesse contexto, o presente trabalho tem por objetivo apresentar um Ambiente Virtual de Aprendizado (AVA) sobre buracos negros que inclui uma simulação. Para avaliar o potencia didático deste AVA, foi desenvolvido um questionário online que foi aplicado em uma turma do segundo ano de um curso técnico em informática integrado ao Ensino Médio de uma instituição publica de ensino. A partir das respostas dos participantes da pesquisa, verificou-se que a grande maioria dos participantes demonstrou uma reação positiva em relação ao AVA sobre. 95% deles assinalaram que este ambiente virtual contribuiu para o entendimento do tema em questão. Quanto ao uso do simulador, 84% deles apontaram que a teoria estudada foi bem utilizada no simulador. Estes resultados mostram que o AVA sobre buracos negros possui um bom potencial didático o que confere validade a este ambiente. Desta forma, se constitui em mais um recurso didático disponível a alunos e professores no processo educativo em Física.

Palavras-chave : Ambiente Virtual de Aprendizagem, Buracos Negros, Interatividade, Física Moderna

## Introdução

As Tecnologias da Informação e Comunicação (TICs) têm se tornado cada vez mais disponíveis às escolas. Elas podem ser utilizadas não apenas como forma de entretenimento, mas também para o ensino de diversas áreas da Ciência. Entretanto, o uso dessas tecnologias não se constitui em uma prática contemplada pela maioria dos professores, mesmo havendo pesquisas que indicam que a aplicação de TICs na educação auxilia no processo de aprendizagem (FIOLHAIS e TRINDADE, 2003; MEDEIROS e MEDEIROS, 2002; VALENTE, 1999; ROSA, 1995; PAPERT, 1994).

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As TICs fazem parte de uma das maiores tendências pedagógicas do século XXI, o ensino híbrido (BACICH, TANZI e TREVISANI, 2015). Isto implica no uso das tecnologias como parte dos processos de ensino e de aprendizagem de maneira a deixá-los mais dinâmicos e motivadores (BEHRENS, MASETTO e MORAN, 2013), principalmente quando o assunto é o estudo de temas pertencentes à Física Moderna e Contemporânea (FMC).

Além disso, o ensino híbrido é umas das maneiras para que a inclusão seja efetivada na medida em que possibilita ao professor utilizar métodos e ferramentas especificas para este fim. Neste sentido, as TICs podem redefinir os papéis de professor e de alunos quando estes têm a oportunidade de serem responsáveis pelo seu processo educativo e quando aqueles assumem o papel de mediador/mentor. Isto implica em direcionar o aluno a buscar o conhecimento, inserindo situaçõesproblemas no contexto de aprendizado que acabam formando o pensamento crítico do educando.

Segundo Fiolhais e Trindade (2003), uma das principais formas de utilização do computador no ensino de Física é a simulação. Segundo estes autores, as simulações computacionais se constituem em um modelo de uma realidade física no qual os usuários têm a oportunidade de alterar valores de variáveis ou parâmetros de entrada e observar as alterações nos resultados do fenômeno envolvido. Para eles, as simulações são muito úteis na abordagem de experiências difíceis ou impossíveis de serem realizadas na prática.

A respeito do uso de simulações no ensino de Física, Miranda e Bechara (2004) assinalam que:

Uma característica da Física que a torna de entendimento difícil para os alunos é o fato de lidar com conceitos abstratos, às vezes contra-intuitivos, exigindo uma capacidade de abstração que os estudantes, em especial os ingressantes na graduação, ainda não as atingiram. As simulações podem contribuir no desenvolvimento dessa capacidade de chegar a conceitos abstratos mais gerais da Física, ao permitir que o estudante investigue a realidade do sistema observando-o diretamente, promovendo mudanças nas suas condições específicas, e observando suas consequências (p. 2).

Diversas pesquisas empregam a simulação no processo educativo. Nascimento (2014), por exemplo, apresentou uma proposta didática que inclui a utilização de montagens experimentais com materiais de baixo custo e simulações de computador. Nessa mesma linha, Duarte (2012) propôs a utilização de experimentos de baixo custo e simulações, de forma conjugada no estudo da dinâmica da rotação. Paz (2007), por sua vez, a partir das dificuldades enfrentadas pelos alunos do Ensino Médio ao estudarem o conteúdo de Eletromagnetismo, propôs uma sequência didática de AE associadas aos recursos informatizados. Já Mendes, Costa e Sousa (2012) apresentaram os resultados de um estudo sobre a efetividade da integração entre teoria, simulação computacional e AE, em tópicos de Mecânica. De acordo com estes autores, o uso conjunto de AE e simulação computacional mostrou-se mais efetivo na promoção da aprendizagem, favorecendo uma evolução conceitual e gerando curiosidade e motivação dos estudantes envolvidos.

Considerando o ensino de Física Moderna e Contemporânea (FMC) diversos pesquisadores salientam a necessidade da introdução de tópicos desta área da Física no ensino Médio. Ostermann e Moreira (1998), por exemplo, assinalam que a FMC pode despertar a curiosidade dos estudantes e permitir que entrem em contato

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com as ideias revolucionárias que mudaram totalmente a Ciência do século XX. Já Terrazzan (1992) aponta que conceitos físicos relacionados à FMC permitem com que os educandos tenham a compreensão do funcionamento de aparelhos e artefatos atuais e de fenômenos presentes em seus cotidianos.

Em relação à ambientes virtuais que contemplam a FMC, vários trabalhos podem ser encontrados na literatura acadêmica como os de Cavalcante, Piffer e Nakamura (2001), Rezende e Ostermann (2004), Machado e Nardi (2006) e Chitolina (2017). Por exemplo, Rezende e Ostermann (2004) desenvolveram o software Interage voltado para a formação continuada de professores. Neste ambiente, os autores trazem recursos pedagógicos para a abordagem de temas da FMC como simulações do interferômetro de Mach-Zehnder e o experimento da fenda dupla com elétron. Já Chitolina (2017) desenvolveu um Ambiente Virtual de Ensino e Aprendizagem voltado para o ensino da relatividade galileana e da relatividade restrita a partir da plataforma Moodle ,

- O estudo da FMC pode despertar o interesse dos educandos visto que diversas tecnologias, que estão presentes no cotidiano, tem como pressuposto teorias desta área da Física. No entanto, alguns conteúdos, como buracos negros, são impossíveis de serem explorados laboratórios, por isso ferramentas tecnológicas, como simuladores, podem ser utilizadas para o seu estudo.
- O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma ferramenta computacional considerando o ensino híbrido no qual o aluno tem a oportunidade de fazer uso da interatividade em seu processo de aprendizagem. Desta forma, considerando temas da FMC, particularmente, do tema buracos negros, foi elaborado um Ambiente Virtual de Aprendizado (AVA) levando em consideração a interatividade por meio de uma simulação computacional e a apresentação deste tema da Física de forma que os usuários o entendam. Assim, todo o conteúdo foi preparado e selecionado para que estudantes e professores pudessem aprender a teoria básica sobre buracos negros por meio da interatividade. Portanto, o papel do AVA em questão não descaracteriza o papel do professor, apenas enfatiza a ideia do ensino híbrido exposta anteriormente.
- O AVA sobre buracos negros foi desenvolvido por uma turma do terceiro ano de um curso técnico em informática integrado ao Ensino Médio de uma instituição pública de ensino. Este ambiente virtual foi aplicado em uma turma do segundo ano deste mesmo curso, desta mesma instituição de ensino. Após, para avaliar o potencial didático deste AVA, foi aplicado um questionário a esta turma.

## Ambiente Virtual de Aprendizagem sobre buracos negros

## Desenvolvimento

- O AVA foi criado em forma de site , tendo em vista sua disponibilidade universal e facilidade em acessá-lo em comparação aos softwares próprios para desktop ou celulares. Além disso, alguns recursos computacionais impossibilitaram a criação desses tipos de softwares.
- O site é composto de 4 alas, sendo que 3 delas são totalmente voltadas para o ensino de buracos negros. A primeira ala é a de conteúdo que contém informações sobre buracos negros; na segunda se concentram os principais cientistas envolvidos com suas respectivas teorias sobre essa temática; a terceira é onde se encontra o simulador de buracos negros; e, finalmente, a quarta ala possui informações em

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relação ao projeto e à equipe que o desenvolveu. As figuras 1 e 2 mostram uma parte das duas primeiras alas, respectivamente.

Figura 1 : Página de conteúdo

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Figura 2: Página dos principais teóricos

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A próxima figura (Figura 3) mostra os parâmetros para a inicialização do simulador que incluem a variação da massa da estrela tendo como referência a massa do Sol e a variação da temperatura da estrela. Com a variação da massa da estrela, automaticamente, o nível será mudado para estável, instável ou crítico. A temperatura pode ser variada e utilizada para explicar o seu impacto nas estrelas. A partir disso, o simulador pode ser iniciado e logo depois, caso seja necessário, é possível reiniciá-lo. Caso surja alguma dúvida sobre o simulador, o botão Ajuda com o Simulador apresenta todas as informações necessárias para executá-lo.

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Figura 3: Parâmetros do simulador

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O simulador foi criado de maneira simples para ilustrar a teoria exposta nas alas anteriores. Ele foi desenvolvido de forma com que o aluno entenda a aplicabilidade do que aprendeu nas alas anteriores e o professor o utilize para explicar conceitos mais amplos, como estrelas, à guisa de ilustração, ou tomá-lo como ponto de partida para a exposição de fórmulas e cálculos envolvidos.

A próxima figura (Figura 4) mostra o simulador sendo executado. Nesta figura é possível ver o buraco negro, os anéis de poeira e rochas que o circundam e uma estrela (objeto azul) sendo arrastada para o centro dele. A linha vermelha representa a trajetória da luz sendo esta absorvida pelo buraco negro.

Figura 4: Simulação do buraco negro

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## Aplicação

Para avaliar o potencial didático do AVA sobre buracos negros, foi desenvolvido um questionário online que foi aplicado em uma turma do segundo ano de um curso técnico em informática integrado ao Ensino Médio de uma instituição publica de ensino. Após a exploração do AVA, esta turma respondeu ao questionário o que permitiu verificar a validade desta metodologia nos processos de ensino e de aprendizagem de temas da Física.

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Ao todo, participaram da pesquisa 19 alunos. O Quadro 1 sintetiza as respostas dadas ao questionário.

Quadro 1: Síntese das respostas dos participantes

Neste quadro pode ser observado que a grande maioria dos participantes demonstrou uma reação positiva em relação ao AVA sobre os buracos negros. É valido destacar que 95% deles afirmaram que aprenderam o conteúdo por meio desta plataforma virtual e que 95% deles assinalaram que o AVA contribuiu para a explicação da matéria em questão. Em relação à apresentação do conteúdo, todos os participantes indicaram que o conteúdo foi bem apresentado. Quanto ao uso do simulador, 84% deles apontaram que a teoria estudada foi bem utilizada no simulador.

Estes resultados mostram que o AVA sobre buracos negros possui um bom potencial didático o que confere validade a este ambiente, se constituindo em mais um recurso didático disponível a alunos e professores no processo educativo em Física.

Finalmente, o ambiente desenvolvido está disponível em https://buracosnegros.000webhostapp.com/ cujo acesso é livre.

## Considerações finais

Como foi visto, as TICs se constituem em uma importante ferramenta a ser explorada nos processos de ensino e de aprendizagem. Diversas pesquisas sinalizam seu potencial educativo no campo da Física. Isto inclui o uso de simulações no estudo de diversos temas como os da FMC.

Considerando isto, neste trabalho apresentou-se um site que traz um AVA sobre buracos negros com o objetivo de tornar temas da FMC mais acessível a estudantes do Ensino Médio.

Para avaliar o potencial didático, foi aplicado um questionário aos participantes da pesquisa com o propósito de levantar suas impressões sobre o AVA aqui considerado.

A análise do questionário possibilitou concluir que o ambiente virtual online e interativo aqui apresentado possibilitou aos alunos envolvidos a compreensão de aspectos relacionados aos buracos negros. Isto demonstra sua validade no processo educativo, proporcionando com que temas da FMC sejam explorados no Ensino Médio de forma interativa.

Nesse sentido, há a necessidade de que ferramentas como estas cheguem às escolas e que os professores façam uso delas em sala de aula.

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## Referências

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