O USO DAS NOVAS TECNOLOGIAS NO ENSINO DA CINEMÁTICA

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## O USO DAS NOVAS TECNOLOGIAS NO ENSINO DA CINEMÁTICA

## *Erelaine Patrícia Moraes 1 , Ladário da Silva 2

1 Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF), Universidade Federal Fluminense (UFF) /Instituto de Ciências Exatas (ICEx) e Escola Estadual Piauí, erelainemoraes@id.uff.br

2 MNPEF, UFF /ICEx, ladariosilva@id.uff.br

## Resumo

Neste trabalho, apresenta-se uma proposta para o ensino da Física, mais especificamente, para os conceitos de Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) e Movimento Retilíneo Uniformemente Variado (MRUV) presentes no estudo da Cinemática, com o intuito de sanar as dificuldades dos alunos na interpretação de gráficos do estudo dos movimentos, fazendo um elo entre matemática e física. Nessa proposta, faz-se imprescindível considerar o uso das novas tecnologias como principal recurso educacional motivador, que, por sua vez, visa ampliar a participação do aluno através de uma Unidade de Ensino Potencialmente Significativa (UEPS). Para isso, integra objetos já usados pelos educandos, como por exemplo smartphones e aplicativos gratuitos, para as práticas tradicionais. Foram, então, aplicadas práticas pedagógicas que se relacionam com a realidade dos educandos e ampliam o debate sobre métodos de ensino-aprendizagem na escola. Os resultados sugerem que, na atual realidade educacional brasileira, principalmente da escola pública, é benéfica a adesão do professor às novas estratégias de ensino para que o educando seja parte efetivamente ativa no processo de aprendizagem. Esta proposta foi aplicada em uma turma de 9º ano do ensino fundamental de uma escola estadual localizada no estado do Rio de Janeiro, que, por se tratar de um público heterogêneo, permitiu uma análise mais concreta.

Palavras-chave: Novas Tecnologias; Ensino-Aprendizagem; Cinemática; Aplicativos; Interdisciplinaridade.

## Introdução

O ensino das ciências, em particular, da física, nas escolas de educação básica no Brasil, ainda é muito embasado pela teoria, com pouca prática, buscando auxílio prioritariamente em livros didáticos, aulas teóricas excessivamente tradicionais e ainda com um número mínimo de aulas. Tal prática ocorre, principalmente nas escolas públicas, por variados motivos, tendo destaque a ausência de um espaço físico que favoreça a prática experimental e por vezes falta de capacitação do profissional da área com o material porventura disponível.

Dessa forma, ao se observar o contexto educacional atual, notam-se diversas inovações que ocorrem, principalmente, devido às novas Tecnologias de Informação e Comunicação (TICs), que estão, aos poucos, integrando-se às atividades educacionais. Assim, amplia-se uma discussão a respeito da formação dos profissionais da área e suas práticas. É preciso uma compreensão maior da necessidade de uma mudança educacional da metodologia tradicional em que o aluno

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não é visto como agente no processo de aprendizagem e o professor um mero transmissor do conteúdo (OLIVEIRA; MOURA; SOUSA, 2014).

A proposta deste trabalho é incorporar, através das novas tecnologias, um ensino que expresse significado aos educandos, tendo como base a aprendizagem significativa de Ausubel (Moreira, 2015, p.161), pois, segundo o autor:

'(...) aprendizagem significativa é um processo por meio do qual uma nova informação relaciona-se com aspecto especificamente relevante da estrutura de conhecimento do indivíduo, ou seja, este processo envolve a interação da nova informação com uma estrutura de conhecimento específica existente na estrutura cognitiva do aluno'.

Este trabalho apresenta o uso da Tecnologia da Informação e Comunicação (TICs) no aprendizado do aluno favorecendo, qualitativamente, o ensino de física na educação básica, de modo a permitir o reconhecimento do valor de sua utilização no aprendizado de física a fim de que as aulas expositivas deixem de ser apenas no uso da lousa e giz, que não mais satisfazem a atual geração de alunos. Para a sua realização, usa-se um aplicativo gratuito de smartphone , chamado de VidAnalysisfree ® , que se encontra no Play Store, cujo principal objetivo é analisar os fenômenos físicos da cinemática por meio de gráficos gerados a partir de filmagens dos MRU e MRUV, realizadas pelos próprios alunos segundo da Silva et al. (2016).

Assim, com auxílio do aplicativo Google Maps ® e com materiais produzidos pelos próprios estudantes, pretende-se gerar a associação de sua aprendizagem educacional com a prática experimental realizada a partir de atividades colaborativas. Desse modo, o professor será responsável por levar os educandos a perceberem, em seu cotidiano, a presença da física, efetivando o aprendizado significativo dos conceitos apreendidos da Cinemática, relacionando-os à sua vivência (SILVA; DAMASIO, 2013).

O objetivo principal desta proposta é utilizar, por meio de um projeto prático, novas ferramentas tecnológicas a fim de auxiliar a prática docente no ensino da cinemática. Com isso, a relação ensino-aprendizagem poderá alcançar níveis mais significativos de compreensão nos educandos (RODRIGUES, 2009). Assim, com base neste objetivo, a metodologia a seguir propõe, através de atividades experimentais, a criação de práticas pedagógicas que visem relacionar os fenômenos físicos aos conceitos matemáticos, de modo interdisciplinar.

## Metodologia

Nesta seção, com o objetivo de inserir as novas tecnologias no ensino da Cinemática, incorpora-se o uso do aplicativo VidAnalysis-free ® no estudo do MRU e do MRUV. Este trabalho foi realizado em uma turma do 9º ano do Ensino Fundamental no primeiro semestre de 2018, no Colégio Estadual Piauí, localizado no município de Volta Redonda - RJ. A aplicação da proposta consumiu 08 horas/aulas, divididas em quatro encontros.

Para realizar as atividades de análises experimentais, a turma foi dividida em 6 grupos de 5 integrantes, facilitando a interação e participação no processo das análises Segundo Sasseron e Duschl (2016) é dessa forma que o aluno tem a

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oportunidade de compreender a ciência como área de pesquisa que produz e constrói conhecimentos.

Cada grupo trabalhou na elaboração dos vídeos dos seus respectivos movimentos, analisados através do aplicativo VidAnalysis-free ® para a geração dos gráficos.

Em um primeiro encontro, se aplica um questionário para diagnosticar o conhecimento prévio dos alunos, pois, segundo Ausubel e Moreira (2015) é através desses conhecimentos e das discussões dos mesmos que uma nova informação se ancora na estrutura cognitiva do educando.

Em seguida, utiliza-se um vídeo explicativo sobre o funcionamento do GPS, o que possibilita uma breve discussão sobre o uso das novas tecnologias relacionadas aos conhecimentos em questão. Estas atividades envolvem 2h/aula. O vídeo está disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=eWIiyyo8Zm8.

Figura 01: O funcionamento do GPS

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Num segundo encontro, após a apresentação do vídeo, foi aplicada uma nova atividade, com a utilização do GPS no smartphone do próprio aluno, relacionando-se, assim, o uso das TICs com as vivências dos educandos.

Esta atividade é composta pelos seguintes passos:

- I - Acessar o aplicativo Google Maps ® através do smartphone ;
- II - Ir à barra de pesquisa do aplicativo, clicar em rotas e, no campo ponto de partida, digitar o próprio endereço e, em ponto de chegada, digitar o endereço da escola (ou outro endereço acordado entre professor e alunos)
- III - Clique com o botão direito do mouse no ponto da escola no mapa , escolha a opção medir distância , clique no ponto que representa o próprio endereço do aluno no mapa para criar o caminho que você deseja medir.
- IV - Com a rota traçada no GPS, orientar os alunos a calcular a velocidade escalar média.

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V - Verificar se com os dados obtidos no GPS, é possível calcular a aceleração média.

Por fim, é apresentado um organizador prévio, através do projetor instalado na sala de aula. Projetam-se os slides e foram traduzidos os termos em inglês e passou-se a explicação do passo a passo do uso do aplicativo VidAnalysis-free ® :

- I - Baixar o aplicativo no Google Play ® ;
- II - Gravar ou capturar um vídeo no dispositivo;
- III - Salvá-lo na galeria do smartphone ;
- IV - Selecioná-lo para fazer a análise gráfica dos MRU e MRUV, definindo percursos e calculando distâncias, velocidades e acelerações estabelecendo posições de referências, etc.

No terceiro encontro, os alunos realizaram um estudo dirigido, através do uso do smartphone , para conhecerem as distintas situações de movimento do MRU: Repouso, Movimento Progressivo e Movimento Retrógrado, em seguida a turma, foi dividida em grupos para realizar as filmagens desses movimentos. Este encontro durou 2 horas/aula.

No quarto e último encontro, o mesmo procedimento do terceiro encontro foi aplicado no MRUV, onde os alunos encontraram as seguintes situações de movimento: Queda livre, plano inclinado e lançamento horizontal. Na queda livre o professor questionou aos alunos o porquê de os objetos caírem. Após o questionamento, os dados que foram obtidos pelo aplicativo com os toques no visor do smartphone , forneceram os gráficos para análise. Este encontro durou 2 horas/aula.

## Discussão dos Resultados

A partir das atividades realizadas pelos alunos durante a aplicação desta proposta, o professor tornou-se responsável por um processo educativo que possibilitou ultrapassar os limites de uma simples exposição de conteúdo, situações e informações, e o aluno passou a ser coparticipativo do processo do aprendizado (SASSERON, 2016).

No primeiro encontro, foi aplicado um questionário prévio, constatando que a maioria da turma não sabia diferenciar trajetória de deslocamento, sendo assim, não conseguia relacionar tais conceitos à sua realidade diária. No entanto, com a atividade que envolve a utilização do GPS, relacionando os conceitos da cinemática ao trajeto recorrente dos alunos, ao traçar a rota e depois a medida da distância eles conseguiram diferenciar trajetória de deslocamento. Logo, observou-se que 80% da turma conseguiu calcular a velocidade escalar média.

Ao serem indagados se era possível calcular a aceleração escalar média com os dados oferecidos pelo GPS do smartphone , no modo utilizado, apenas 10% dos alunos observaram que não seria possível obter esse valor, pois não haviam dados

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sobre a velocidade. Pois, não se pode calcular aceleração escalar média com os valores de velocidade escalar média.

Após essa atividade, foram identificadas associações entre seus conhecimentos prévios e os novos conceitos físicos adquiridos por meio do uso da tecnologia do aplicativo do GPS.

Posteriormente, com as filmagens obtidas pelo aplicativo, os alunos realizaram as análises dos gráficos do MRU e MRUV. Observou-se, assim, que o uso do aplicativo trouxe uma significativa contribuição, através das filmagens e na interpretação dos gráficos, de modo que os alunos se tornaram mais atuantes no processo da construção de seus próprios conhecimentos. O uso do smartphone da forma proposta exigiu a concentração e trabalho de equipe para planejar, executar e analisar as filmagens. As Figuras 02a, 02b e 02c ilustram isso. Foi necessário cooperação, organização e diálogo para a execução da tarefa.

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Figura 02: a) Lançamento Horizontal; b) Queda Livre; c) Movimento Uniforme

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Ao construírem e avaliarem os gráficos feitos de uma bola parada e uma bola de gude se deslocando horizontalmente sobre um trilho, conforme a figura 02c, os alunos chegaram a conclusão de que os gráficos se assemelhavam às seguintes funções: função do 1º grau (classificada em crescente ou decrescente) e função constante. Com isso, foi possível associar estes gráficos à equação matemática mostrada na Eq. (1):

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Onde S é a posição, S0 a posição inicial, v a velocidade e t o tempo. Esta equação descreve a posição em função do tempo para o MRU e o repouso, quando a velocidade é nula.

Da discussão, os alunos concluíram, então, que para o movimento ser uniforme ele percorre espaços iguais em intervalo de tempo iguais. Assim, foi evidenciada uma aprendizagem crítica que ocorreu por meio do estímulo de questionamentos e respostas ao invés de simples memorização de conteúdos, confirmando um dos princípios norteadores da proposta de Moreira (HILGER e GRIEBELER, 2013).

Para exemplificar as atividades do MRU, foi escolhida a análise do Movimento Retrógrado na qual utilizou-se a análise do gráfico de um dos grupos da turma chamado de grupo A.

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Figura 03: Análise gráfica do MRU

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A figura 03 mostra as coordenadas distância em x, no eixo vertical e o tempo no eixo horizontal. Os alunos observaram que a filmagem desse movimento mostrou que o objeto está decrescendo na distância x em relação ao tempo, apresentando uma reta decrescente que se assemelha a uma função do 1º grau. E analisando os fenômenos físicos, os alunos perceberam que este movimento representa o objeto aproximando da origem, associando-o ao Movimento Retrógrado.

No estudo do MRUV, o mesmo procedimento foi aplicado. Os alunos filmaram os experimentos em sala de aula, e processaram os dados. As situações propostas neste movimento foram apresentadas e classificadas como: Queda Livre, Plano Inclinado e Lançamento Horizontal. A partir dessa classificação, os grupos foram orientados e realizaram as análises gráficas de cada situação do movimento.

Através dos dados experimentais encontrados, foram obtidos os valores de posição em função do tempo, velocidade em função do tempo, trajetória nos eixos horizontal e vertical, a posição inicial do objeto e a velocidade inicial.

Os alunos quando foram questionados sobre a queda livre, responderam que os objetos caiam devido a uma força que atua nos corpos puxado para a terra segundo eles era a gravidade. O professor ampliou a discussão para que os alunos compreendessem que essa 'força' na verdade é a aceleração da gravidade. Observamos aqui momentos em que estudantes falam e fazem ciência, distinguindo os momentos em que as ações destes evidenciam diferenças entre a cultura cientifica e a cultura escolar (SASSERON; CARVALHO, 2008).

Nos casos de Queda Livre e Lançamento Horizontal eles concluíram que a aceleração é a gravidade. Já, para o caso do Plano Inclinado os estudantes observaram que neste movimento a aceleração é uma parte da gravidade.

Com a finalidade de alcançar a interdisciplinaridade, foram avaliados os dados para concluir que os gráficos se assemelham às seguintes funções: função do 1º grau e função do 2º grau. Por fim, ajustam-se estes gráficos com as equações matemáticas que descrevem, na física, a velocidade em função do tempo é descrita na Eq. (2):

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Onde é a velocidade instantânea, v v0 a velocidade inicial e a aceleração. E a posição em função do tempo é explicitada na Eq. (3):

<!-- formula-not-decoded -->

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Onde os parâmetros são mesmos da Eqs. (1) e (2). Por fim, pôde-se definir que o movimento é retilíneo é uniformemente variado se, no movimento de um corpo ocorrer variações de velocidade iguais em intervalos de tempo iguais, e, para que isso ocorra em qualquer intervalo de tempo, a aceleração média deve ser constante, diferente de zero e igual a aceleração escalar instantânea, representada por 𝑎𝑚 = 𝑎 = 𝑐𝑡𝑒 ≠ 0.

Para exemplificar as atividades do MRUV, foi escolhida a análise de Queda Livre na qual utilizou-se a análise do gráfico de um dos grupos da turma chamado de grupo B.

A figura 04, abaixo mostra as coordenadas deslocamento em y, no eixo vertical e tempo no eixo horizontal. Os alunos observaram que a filmagem desse movimento gerou dois tipos de gráficos uma reta e uma semi parábola. Em relação a reta eles perceberam que se assemelha a uma função constante e indica que não há movimento neste instante, pois o objeto (bola) se encontra na mão do aluno antes de ser abandonado. E na semi parábola os alunos observaram que indica o movimento do objeto após ser abandonado, e que este gráfico se assemelha a uma função do 2º grau.

Figura 04: Análise gráfica do MRUV

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Desta forma, eles perceberam que as áreas de conhecimento, matemática e física, estão profundamente relacionadas. O mais importante é que conseguiram fazer relações importantes entre movimentos e análise gráfica. Logo nesta proposta podese avaliar que, aparentemente há evidências de que houve aprendizagem de forma significativa, segundo Moreira (HILGER; GRIEBELER, 2013).

## Considerações Finais

Com a inserção das novas tecnologias, foi possível trabalhar conceitos da Cinemática de forma participativa e mais dinâmica apresentando a Física através da experimentação e interpretação de gráficos, usando um aplicativo presente nos smartphones . Foram, então, obtidos resultados consistentes através das atividades realizadas nas quais puderam ser percebidos indícios de aprendizagem significativa, segundo Ausubel (MOREIRA, 2015). Além disso, com aplicação de atividades com recursos tecnológicos, observou-se que ocorreu a evolução dos conceitos físicos, mostrando a relação entre os conhecimentos prévios dos alunos e os conceitos cientificamente aceitos.

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A participação intensa dos alunos, verificada por meio da exposição de ideias e a participação em debates, evidenciou o engajamento dos mesmos, tornando perceptível verificar que os estudantes são capazes de relacionar os conceitos físicos com seu cotidiano. Além disso, concluíram que as áreas de conhecimentos físicos e matemáticos estão relacionadas.

Assim, torna-se evidente que a inserção das novas tecnologias no desenvolvimento dos conteúdos programáticos deve visar a integração entre aulas experimentais e teóricas, potencializando o aprendizado da Física.

## Referências

SILVA, I. C. S.; PRATES, T. S.; RIBEIRO, L. F. S. As Novas Tecnologias e aprendizagem: desafios enfrentados pelo professor na sala de aula. Revista Em Debate, v. 16, p. 107-123, 2016.

MOREIRA, M. A. Teorias de Aprendizagem. 2. ed. São Paulo: E.P.U., 2015.

HILGER, T. R.; GRIEBELER, A. Uma Proposta de Ensino Potencialmente Significativo Utilizando Mapas Conceituais. Investigações em Ensino de Ciências, v. 18, n. 1, p.199-213, 2013.

OLIVEIRA, C.; MOURA, S. P.; SOUSA, E. R. Tic's na Educação: A Utilização das Tecnologias da Informação e Comunicação da Aprendizagem do Aluno. Revista Pedagogia em Ação, v. 7, n. 1, p. 75-95, 2014.

RODRIGUES, N. C. Tecnologias de Informação e Comunicação na Educação: Um Desafio na Prática Docente. Fórum Linguístico, v. 6, n. 1, p. 1-22, 2009.

SASSERON L. H.; CARVALHO A. M. P. Almejando a Alfabetização Científica no Ensino Fundamental: A Proposição e a Procura de Indicadores do Processo. Investigações em Ensino de Ciências, v. 13, n. 3, p. 333-352, 2008.

SASSERON L. H.; DUSCHL R. A. Ensino de Ciências e as Práticas Epistêmicas: O Papel do Professor e o Engajamento dos Estudantes. Investigações em Ensino de Ciências, v. 21, n. 2, p. 52-67, 2016.

SILVA, D. R.; DAMASIO, F. Aplicativos de Celular como Organizadores Prévios para Unidade de Ensino Potencialmente Significativas da Educação Básica de Física. In: Simpósio de Integração Científica e Tecnológica do Sul Catarinense (SICT-Sul), 2., 2013, Aranguá: SC, 2013 p. 778.

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