Slide 1 - Apresentação

PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO, PESQUISA E EXTENSÃO
ÁREA DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS
Curso de Mestrado Profissionalizante em Ensino de Física e de Matemática
Autor: Luís Fernando Gastaldo [[email protected]]
Orientador: Prof. Dr. Gilberto Orengo de Oliveira
Santa Maria, outubro de 2009
Este trabalho apresenta um aplicativo hipermídia com o uso de
feedback processual, desenvolvido em flash, para ser utilizado como
recurso didático voltado ao ensino de eletricidade no ensino médio
O material didático utilizado na organização pedagógica da hipermídia
educacional está baseada em uma metodologia conhecida como
metodologia dos Três Momentos Pedagógicos (DELIZOICOV e
ANGOTTI; 1991) que são: problematização inicial, organização do
conhecimento e aplicação do conhecimento.
A proposta de feedback processual desenvolvida permite que em
cada atividade, ao recolher a produção dos alunos, o professor
tenha elementos que possibilitem, caso necessário, a escolha do
tipo de ajuda que será dada a cada aluno e o redirecionamento mais
indicado.
Para dar sustentação ao trabalho, utilizamos as idéias de
Ausubel (Aprendizagem Significativa) como referencial de teoria de
aprendizagem. O teórico David Ausubel, para quem “o fator isolado que
mais influência a aprendizagem é aquilo que o aluno já sabe”
(MOREIRA, 1999, p.152), lançou as bases para a teoria da aprendizagem
significativa com especial atenção para a aprendizagem tal como ela
ocorre na sala de aula. Por isto buscamos no trabalho deste autor um
aporte teórico coerente e apropriado para trabalhar com o aplicativo
hipermídia.
A teoria de Ausubel traz a Aprendizagem Significativa como
conceito central, sendo ela um processo pelo qual os novos
conhecimentos relacionam-se com a estrutura de conhecimentos
prévios adquiridos pelo indivíduo. Ele considera que estes elementos
específicos na estrutura cognitiva (que podem ser conceitos,
informações ou proposições) é que podem permitir a construção de
significados para uma nova informação.
O aplicativo hipermídia de resistência elétrica foi desenvolvido em
flash, portanto para utilizado, é necessário ter um player do flash
instalado em seu computador. Caso já esteja instalado, clique na
figura abaixo para acessá-lo.
Se o seu computador não possui um player do flash instale um,
disponível gratuitamente na internet.
No acesso ao aplicativo hipermídia o aluno é direcionado ao Menu inicial
para que ele possa optar pelo tipo de atividade que ele vai realizar
dentro do aplicativo. Entre as opções o aluno poderá escolher
direcionar-se às Aulas, Leituras, Avisos ou Contato com o professor Se
a opção escolhida for “Aulas” o aplicativo apresentará uma tela onde
serão apresentadas explicações sobre a metodologia, objetivos,
programa e avaliação.
Selecionando o botão “aulas” e no sub-menu “chuveiro”, o aluno tem
acesso à tela de observação do chuveiro elétrico
No início das atividades do aplicativo, dentro do primeiro momento
pedagógico (a problematização), o aluno tem acesso a uma tela com
quatro questões sobre o chuveiro elétrico que deverão ser respondidas
em caixas de texto.
Estas questões visam permitir ao aluno expor suas concepções
alternativas referentes ao funcionamento do chuveiro e o aquecimento
da água. Nesta fase, não cabe dar um retorno imediato ao aluno com a
sugestão de respostas cientificamente corretas. O objetivo das questões
é proporcionar ao aluno um espaço onde ele possa exteriorizar seus
conceitos subsunçores para que posteriormente estes possam ser
retomados, tanto pelo próprio aluno como pelo professor, configurandose esta ação como parte integrante do feedback processual.
A proposta desta hipermídia também busca minimamente contemplar a
observação de equipamentos eletro-eletrônicos segundo a sua função.
Na tela 5, o aluno é convidado a classificar alguns aparelhos segundo
sua função resistiva ou não-resistiva.
A investigação do chuveiro é iniciada na tela 6 onde uma
imagem de uma parte de um chuveiro põe em destaque as
informações das condições de funcionamento que o fabricante
estabelece para este aparelho. Estas informações fazem referência a
valores de grandezas Físicas por meio de seus símbolos e unidades.
Uma utilização mais adequada para esta hipermídia poderá ser feita se
o aluno, anteriormente a utilização desta hipermídia, tiver feito uma
atividade de levantamento e organização de informações disponíveis
em outros equipamentos (da sua casa, por exemplo). Esta
organização permite uma melhor apropriação de termos e símbolos
que expressem grandezas Físicas relevantes neste estudo como a
potência, tensão, corrente elétrica e freqüência.
A tela 7 tem o propósito de fazer o aluno começar a perceber o que muda
internamente no chuveiro para que ele possa proporcionar aquecimentos
diferentes. Para isto é utilizado um vídeo onde o aluno poderá observar um
chuveiro sendo aberto, expondo efetivamente o resistor e deixando em
destaque os três pontos de contato elétrico que são utilizados para alterar os
circuitos elétricos que irão funcionar quando a chave seletora do chuveiro
estiver posicionada na indicação “quente” ou então na indicação “morno”. O
texto desta tela também evidencia o material de que é feito o resistor do
chuveiro.
As imagens e o texto da tela 8 foram selecionados para que o aluno possa
perceber que a mudança no aquecimento proporcionado pelo chuveiro está
relacionada ao comprimento do resistor em funcionamento. Diferentemente de
algumas concepções dos alunos, o aquecimento maior ocorrerá quando um
comprimento menor do resistor estiver em funcionamento e o aquecimento maior
ocorrerá quando um comprimento menor do resistor fizer parte do circuito
elétrico em funcionamento. Desta forma pretende-se que aos poucos o aluno
possa perceber a relação existente entre a grandeza Física que posteriormente
será definida como “resistência elétrica” e o comprimento do resistor.
A tela 9 sistematiza as relações entre as grandezas Físicas
potência e corrente elétrica com o comprimento do resistor utilizado e o
aquecimento proporcionado.
A utilização da metodologia dos três momentos pedagógicos
propõe que após a problematização inicial, configuradas nesta
hipermídia pelo uso de questionamentos, a organização do
conhecimento deverá sistematizar os conceitos da Física necessários
para a incorporação dos conhecimentos suscitados durante a
problematização. As informações apresentadas na tela 10, relacionamse com a questão “Porque o chuveiro não liga quando sai pouca
água?” apresentada na tela 4.
Na tela 11 é apresentada como uma atividade do terceiro
momento pedagógico, ou seja, uma aplicação do conhecimento para que
o aluno possa, por meio de suas respostas, dar subsídios ao professor
sobre a sua compreensão das relações entre as grandezas Físicas
destacadas durante o momento pedagógico da organização do
conhecimento. A tela apresenta a imagem de um chuveiro onde estão
expressas algumas informações que normalmente são apresentadas
pelos fabricantes de chuveiros.
A tela 12 tem por objetivo a transição do estudo das observações feitas
no chuveiro elétrico para as observações feitas na lâmpada elétrica.
A tela 13 apresenta um conjunto de três lâmpadas de potências
diferentes (150 W, 60 W e 25 W) mostrando também em destaque os
filamentos destas mesmas lâmpadas. As questões desta tela visam
provocar a observação das relações entre a potência expressa na
lâmpada, os respectivos brilhos e as espessuras dos filamentos
utilizados pelos fabricantes.
A tela 14 traz a classificação das lâmpadas como fluorescente e
incandescente, e a consideração de que as lâmpadas incandescentes
emitem luz a partir do aquecimento do seu filamento. Este item reforça a
idéia deste tipo de lâmpada como um aparelho resistivo, isto é, a
lâmpada também é um tipo de aparelho que converte energia elétrica em
energia térmica.
O detalhamento teórico do funcionamento da lâmpada incandescente é
relatado no texto da Tela 15 , trazendo também uma abordagem sobre o
Efeito Joule.
A tela 16 salienta especificamente as diferenças entre as lâmpadas
elétricas de potências diferentes.
Relações e conceitos utilizados na explicação do funcionamento da
lâmpada elétrica são retomados na forma de questões na tela 17 (figura
17) sendo que uma das questões apresenta-se de forma mais lúdica para
que a hipermídia mantenha-se em um contexto interacionista para o
aluno.
Tanto nas propostas de observação do chuveiro como na
observação das lâmpadas as grandezas Físicas potência elétrica e
corrente elétrica são insistentemente relacionadas com as grandezas para
avaliação do aquecimento do chuveiro e do brilho das lâmpadas. Mas
também é de fácil percepção do aluno que estes equipamentos estão
ligados em tensão única em sua residência. Na tela 18 estas três
grandezas são relacionadas entre si e expressas em uma fórmula. Assim
é possível o aluno relacionar o aquecimento dos chuveiros e o brilho das
lâmpadas com o valor da potência elétrica e esta com a corrente elétrica.
Afirma-se também que o controle dos respectivos aquecimento e brilho é
feito pelos fabricantes dos equipamentos por meio do controle da
corrente elétrica.
Na tela 19 apresenta-se a relação existente entre a corrente elétrica e
resistência elétrica. As observações do chuveiro e das lâmpadas
também possibilitam relacionar a grandeza Física resistência elétrica
com o comprimento e a espessura do filamento do resistor de cada um
destes aparelhos.
Nos aparelhos observados, os materiais condutores utilizados,
são o níquel-cromo no resistor do chuveiro e o tungstênio no filamento
da lâmpada. Nos fios condutores da residência o material é o cobre.
Estes diferentes tipos de materiais utilizados nos circuitos elétricos
destes aparelhos são citados para que o aluno perceba que além da
possibilidade de mudar o comprimento e a espessura do resistor,
também há a possibilidade de escolha do material a ser utilizado. A tela
20 apresenta esta relação da resistência elétrica com o tipo de material
definindo a grandeza Resistividade elétrica.
A tela 21 apresenta alguns valores de resistividade dos materiais
utilizados na instalação de chuveiros e lâmpadas. Os valores
apresentados permitem ao aluno observar a grande diferença de ordem
de grandeza entre materiais bons condutores e materiais maus
condutores elétricos.
Com as observações das variações do comprimento do
resistor do chuveiro, da espessura do filamento da lâmpada e das
resistividades dos diferentes materiais condutores para obtenção
dos diferentes aquecimentos nestes resistores o aluno poderá
perceber que as grandezas relacionadas na fórmula da tela 22
representam bem mais do que letras para serem decoradas. A
contextualização de cada grandeza da fórmula é essencial para
que o aluno possa perceber que esta é a representação
matemática das grandezas que definem os fatores pelos quais a
resistência elétrica de um resistor pode variar.
Na tela 23 destaca-se a relação matemática que representa a resistência
elétrica e as unidades das grandezas Físicas envolvidas.
Após a contextualização das grandezas envolvidas com o conceito
de resistência elétrica, outra relação explorada é a relação de
proporcionalidade entre a tensão e a corrente elétrica. Esta relação é
expressa na tela 24 configurando-se no que chamamos de Lei de Ohm.
Uma vez que se tenha definido o principal conceito para os
objetivos deste módulo didático, pode-se passar ao terceiro momento
pedagógico, a Aplicação do Conhecimento. Neste momento o aluno
poderá interagir com três applets envolvendo as grandezas Físicas
relacionadas com o conceito de resistência elétrica.
O applet da tela 25 (figura 25) é constituído de uma esquematização de
um circuito elétrico simples que permite ao usuário a interação para
verificação da Lei de Ohm. Desta forma o aluno poderá abrir e fechar o
circuito elétrico e alterar os valores da resistência elétrica e tensão
elétrica, obtendo na representação de um amperímetro ideal, a corrente
elétrica que o atravessa.
O segundo applet também representa um circuito elétrico simples,
permitindo desta vez, que o usuário possa alterar os valores da tensão
elétrica da fonte e os valores da área da secção transversal do fio
resistor e seu comprimento. Também é possível optar entre três valores
da resistividade elétrica do material do fio do resistor: cobre, níquelcromo ou tungstênio. Estes materiais, são em geral, os materiais
utilizados respectivamente nos fios condutores, nos resistores do
chuveiros e no filamento das lâmpadas. Após o aluno definir no
aplicativo, os valores escolhidos para as grandezas envolvidas, o
voltímetro representado indicará o valor da corrente elétrica que estará
circulando pelo circuito.
O terceiro applet traz para o aluno a representação de uma
utilização de um resistor de imersão. O aluno poderá definir o valor da
potência elétrica dissipada pelo resistor e resistência elétrica do resistor.
Com isto ele poderá visualizar o valor da corrente elétrica que circula pelo
resistor bem como a relação entre esta corrente elétrica e a temperatura
atingida por uma massa de água, supostamente aquecida pelo resistor.
Para finalizar, o aluno será solicitado a responder duas questões
referentes à Lei de Ohm e definição de resistência elétrica,
conhecimentos e conceitos estes, que foram trabalhados durante a
utilização do aplicativo. Salienta-se que estes aplicativos foram
desenvolvidos dentro de parâmetros ideais, não sendo consideradas, por
exemplo, a variação da resistência elétrica com a temperatura, perdas de
energia, ou outras. Na tela 28 são apresentados dois exercícios para que
o aluno possa aplicar os conhecimentos trabalhados na hipermídia,
alicerçando-se no ferramental matemático e applets apresentados.
Após os questionamentos feitos durante a utilização do aplicativo, um
quadro com as respostas desenvolvidas pelo aluno é apresentado na Tela
29. O aluno poderá verificar e reavaliar suas próprias respostas e
considerando-as adequadas ele poderá preencher a caixa texto para
identificar-se com seu nome e e-mail e enviar suas respostas e
identificações para o professor por meio da internet.
Para receber o email de seus alunos você deve abrir a pasta com o
arquivo PHP da figura abaixo e mudar o email nele existente (no local
indicado pela seta) pelo email para onde você quer que seus alunos
enviem as respostas.