Produto - PUC Minas

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática
UTILIZAÇÃO DE ORGANIZADORES PRÉVIOS PARA
APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA DE ELETROMAGNETISMO:
Guia de orientação ao professor
Roberto Luiz de Azevedo
Maria Inês Martins
Belo Horizonte
2010
Sumário
1 – Apresentação ........................................................................................................... 3
2 – Contextualização ..................................................................................................... 4
3 – Organizadores Prévios ............................................................................................. 6
3.1 – Texto Exemplo .......................................................................................... 6
3.2 – Oficina Exemplo ....................................................................................... 10
3.3 – Mapa Conceitual Exemplo ....................................................................... 18
4 – Considerações Finais ............................................................................................... 20
Bibliografia .................................................................................................................... 22
Apêndice: Questionário Exemplo .................................................................................. 28
1 - Apresentação
Trata-se de um guia de orientação para professores de Física de Ensino Médio
para o ensino de eletromagnetismos, utilizando organizadores prévios como uma
estratégia de ensino na preparação dos alunos para uma aprendizagem significativa.
Constam do Guia as estratégias que podem ser adotadas pelo professor na condução de
uma aprendizagem significativa do tema para o terceiro ano do Ensino Médio.
O produto educacional é constituído de explicitação da aplicação da proposta,
incluindo contextualização teórica, exemplos de organizadores prévios, tais como texto,
oficina e mapa conceitual, além de modelo de questionário para levantamento de
conceitos. Busca-se com essa proposta propiciar ao aluno a aprendizagem significativa,
tendo como base fundamental a Teoria da Aprendizagem Significativa de AUSUBEL.
2 – Contextualização Teórica
Tradicionalmente, a organização sequencial do conteúdo de um curso
introdutório de Eletromagnetismo é linear: Carga Elétrica → Força Elétrica → Campo
Elétrico → Potencial Elétrico → Corrente Elétrica → Força Magnética → Campo
Magnético → Indução Magnética. Esta sequência trata de fenômenos elétricos e
magnéticos primeiro separadamente e depois unidos nos chamados fenômenos
eletromagnéticos.
De um modo geral, essa sequência é contraria à sequência ausubeliana, pois
parte dos conceitos mais específicos em direção aos conceitos mais gerais, enquanto que
Ausubel defende a posição de que as ideias, fenômenos e conceitos mais gerais e
inclusivos sejam apresentados no início do processo instrucional para que sirvam de
pontos de ancoragem conceitual para a aprendizagem subsequente.
A Teoria da Aprendizagem Significativa proposta por David Ausubel pressupõe
a existência de ideias esteios na estrutura cognitiva do aluno, em que o novo
conceito/ideia poderá se ancorar de maneira significativa, ou seja, de forma substantiva
e não literal. Preconiza o uso de organizadores prévios para a suscitação e/ou
desenvolvimento desses subsunçores na estrutura cognitiva do discente. 1
Este guia tem por objetivo orientar os docentes no planejamento do conteúdo,
por exemplo, de Física, com vistas na teoria cognitivista de Ausubel. Neste
planejamento procuramos destacar os principais passos e os principais cuidados que o
professor deve ter ao elaborar sua estratégia.
Na sequência ausubeliana da exposição do conteúdo, o princípio da
diferenciação progressiva foi utilizado como sistema de referência, ou seja, as ideias
mais gerais e inclusivas do conteúdo foram apresentadas no início e, depois foram
progressivamente diferenciadas, em termos de detalhes e especificidade.
Como um planejamento-exemplo, optamos pelo tópico de Eletromagnetismo por
ser considerado um assunto árido pelos alunos e pouco motivador. Essa metodologia
deve ser aplicada anteriormente à exposição da matéria, a fim de criar na estrutura
1
Para o aprofundamento dessa teoria recomendamos AUSUBEL, D. P. Aquisição e retenção de
conhecimentos: uma perspectiva cognitiva. Rio de Janeiro: Editora Interamericana, 2003. 242p., e
MOREIRA, M. A. Aprendizagem Significativa. Brasília: UnB, 1999.
cognitiva do aluno as ideias âncoras necessárias, nas quais se ligarão outras ideias
novas.
Nossa estratégia se baseou na utilização dos organizadores prévios como forma
de apresentação de ideias e informações, seguindo um corpo organizado de conceitos
que dessem origem a significados claros, estáveis e não ambíguos. A apresentação de
ideias e de informações foi feita mediante a leitura de textos motivadores retirados de
revistas, jornais, reportagens etc. e, posteriormente através das oficinas. Ideias sobre as
oficinas podem ser conseguidas em alguns sites como, por exemplo, a Feira de
Ciências.
Em nossa escola, mesmo que os alunos tenham vindo de um processo seletivo, a
heterogeneidade entre os mesmos é muito grande. Confessamos que isso seja um fator
limitador da metodologia no sentido de numa mesma sala de aula possui alunos em
diferentes níveis de amadurecimento cognitivo. Por isso preconizamos que os textos e
as oficinas devam ser escolhidos de maneira que uma grande maioria dos alunos possa
usufruir dos conceitos que ali estão.
Os textos escolhidos pelo professor devem ser potencialmente significativos aos
alunos, relacionando assuntos de seu interesse e atuais, cuja forma de apresentação seja
agradável. O professor deve escolher os textos que trazem conceitos mais gerais sobre o
assunto, com o objetivo de contemplar a diferenciação progressiva, dessa forma
estaremos suscitando ou criando as ideias esteios necessárias à aprendizagem
significativa do assunto que será estudado. Assim sendo, o professor estará aplicando o
primeiro princípio de organização do conteúdo, preconizado por Ausubel.
Recomendamos ao professor que na condução da leitura dos textos sejam feitos
grupos de quatro alunos e que haja um revezamento entre os mesmos na leitura de
outros textos. Dessa forma estaríamos trabalhando a sociabilidade entre os alunos.
Em nosso caso, os textos de Eletromagnetismo foram sobre os Trens Megalev e
o Freio Magnético em que, procuramos fundar na estrutura cognitiva do aluno, ideias
gerais sobre a indução eletromagnética. Na condução dessa fase de leitura dos textos, o
professor deve elaborar, juntamente aos textos, questões que levem os alunos a
pensarem a respeito do assunto ou que os levem a pesquisar quando não souberem a
resposta. Tais questões é um dos artifícios de manipulação da estrutura cognitiva dos
discentes, a fim de que eles possam criar suas ideias esteios.
Os alunos, durante o estudo das questões propostas, sugeriram que se fizesse
(eles próprios) uma pesquisa extraclasse quando não conseguiam as respostas
adequadas. Consideramos essa atitude louvável, pois, é uma maneira de buscarem e/ou
sedimentarem suas ideias esteio. A seguir apresentamos um dos textos e as respectivas
questões aplicadas, como um exemplo de oficina.
3 - Organizadores Prévios
3 1 - Texto Exemplo: Os Trens Maglev (Magnetic Levitaton)
Os trens Maglev, de alta velocidade, utilizam a levitação magnética para flutuar
sobre as suas vias. Eles fazem parte de um sistema mais complexo que consta
basicamente de:
•
Uma potente fonte de energia elétrica;
•
Bobinas dispostas ao longo de uma linha guia;
•
Grandes ímãs localizados embaixo do trem.
Ao serem percorridas por corrente elétrica, as bobinas enfileiradas ao longo da
pista, chamada linha guia, criam campos magnéticos que repelem os grandes ímãs
situados embaixo do trem, permitindo que ele flutue entre 1 cm e 10 cm sobre o trilho.
Com o trem levitando, outras bobinas dentro das paredes da linha guia são percorridas
por correntes elétricas que, adequadamente invertidas, mudam a polaridade de
magnetização das bobinas, ou seja, a energia é suprida pelas bobinas dentro das paredes
do trilho para criar um sistema único de campos magnéticos que puxam e empurram o
trem pelo trilho guia. A corrente elétrica fornecida às bobinas nas paredes do trilho guia
é constantemente alternada para mudar a polaridade da bobina magnetizada. Esta
mudança na polaridade leva o campo magnético na parte frontal do trem a puxar o
veículo para frente, enquanto o campo magnético atrás do trem adiciona mais um
empurrão para frente.
Estas agem nos grandes ímãs, impulsionando o trem, que se desloca num
colchão de ar, eliminando os atritos de rolamento e de escorregamento. Na ausência de
atritos e o perfil aerodinâmico do trem, permitem que este atinja velocidades da ordem
de 500 km/h ou 2 vezes tão rápido quanto o trem mais rápido de transporte da Amtrak.
Em comparação, um avião comercial Boeing-777 usado para voos de longa distância
pode atingir a uma velocidade máxima de 905 km/h. Os desenvolvedores dizem que os
trens maglev vão finalmente ligar as cidades que estão separadas em até 1.609 km. A
500 km/h, você podia viajar de Paris a Roma em pouco mais de 2 horas.
Atualmente, a Alemanha e o Japão estão desenvolvendo a tecnologia de trem
maglev e estão testando protótipos de seus trens. (A empresa alemã "Transrapid
International" também tem um trem em uso comercial. Embora sejam baseados em
conceitos semelhantes, os trens alemães e japoneses têm diferenças. Na Alemanha, os
engenheiros desenvolveram um sistema de suspensão eletrodinâmica (SEM), chamado
Transrapid. Neste sistema, a base do trem envolve um trilho guia de aço. Os eletroímãs
colocados sob o trem estão polarizados em direção ao trilho guia, que levita o trem em
torno de 1 cm sobre os trilhos guia e mantêm o trem levitando mesmo quando não está
em movimento. Outros ímãs guias embutidos no corpo do trem o mantêm estável
durante a viagem. A Alemanha demonstrou que o trem maglev Transrapid pode atingir
480 km/h com pessoas a bordo.
Foto cedida Licença de documentação livre GNU
Trem Transrapid em Island, instalação de teste na Alemanha
Foto cedida pelo Instituto de Pesquisa Técnica de Ferrovias
Imagem do trilho guia na linha de teste do trem no Japão
Desenho esquemático do funcionamento do trilho guia
Ilustrações e fotos retirados do site: www.ciencia.hsw.uol.com.br
QUESTÕES
1) Baseando-se na leitura do texto e nas ilustrações, responda com suas palavras
como funciona no Trem Meglev.
a) A levitação.
b) O sistema de propulsão.
c) O sistema de freios.
2) Como se obtém a alternância da polaridade de um eletroímã?
País pode ter trem que levita sobre trilhos em dez anos
O ministro da ciência e tecnologia, Ronaldo Sardenberg, acredita que o país terá
desenvolvido em dez anos a tecnologia do trem por levitação magnética (TLM), que
permitiria percorrer o trajeto Rio – São Paulo em 50 min, com velocidade de 500 km/h.
O ministro visitou ontem a mostra Levita Rio, em que foi apresentado o
protótipo de um trilho de 7 metros de comprimento, desenvolvido pela Escola de
Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).
‘Esse é um projeto realista, que não se conclui da noite para o dia’, disse o
ministro. ‘É bom lembrar que a tecnologia da informação era uma tecnologia cara e
barateou o que deve ocorrer também com a levitação magnética’.
Por alguns minutos, Sardenberg, que pesa 85 quilos, levitou sobre um disco de
metal fabricado na Alemanha. ‘Não há ponto de apoio entre o disco e a base’, disse o
ministro. ‘É como se você levitasse em um tapete voador tecnológico’.
De acordo com o físico da UFRJ, professor Roberto Nicolsky, que há três anos
estuda o TLM, pela ausência de atrito com o trilho, o trem elétrico por levitação é mais
rápido que uma composição convencional e economiza energia.
‘Esse sistema seria eficaz para evitar o congestionamento da ponte área Rio –
São Paulo’, diz o físico.
Nicolsky calcula que em dois anos estará desenvolvido um trilho circular de 30
metros, mas o protótipo terá um tamanho reduzido. Na opinião dele, só a partir de 2004
os pesquisadores terão condições de testar o sistema com trens de tamanho real.
Até agora, o projeto consumiu R$ 100 mil. Ainda não há estimativa da quantia
necessária para concluir o trabalho. [...]
Apenas sete países estudam a tecnologia de trens por levitação magnética. Japão
e Alemanha já têm protótipos em tamanho real.
Clarissa Tomé, Caderno Cidades,
O Estado de S. Paulo, 10 de junho de 2000.
Na discussão das questões, o professor deve manter uma posição de mediador ou
norteador dessas discussões, pois, se assim for, ele estará contribuindo para a criação de
subsunçores estáveis e firmes ou contribuindo para a transformação de ideias instáveis e
voláteis, em ideias mais estáveis.
O professor deve estar atento a um segundo princípio muito importante da
organização do conteúdo preconizado na teoria ausubeliana: a reconciliação interativa.
Como os alunos possuem um arcabouço de ideias e conceitos já fundados em sua
estrutura cognitiva, herança de estudos passados, é de extrema importância que o
professor ressalte as semelhanças e diferenças entre os conceitos aparentemente
conflitantes. Em nosso caso, por ocasião da leitura e discussão dos textos, a todo
instante os discentes tentavam explicar questões do Magnetismo utilizando-se dos
conceitos elétricos.
Muitos alunos já haviam estudado conceitos de Eletrostática, como por exemplo,
a existência de monopólos elétricos, caso a reconciliação interativa não tivesse sido
oportunamente feita, eles poderiam acreditar que poderia existir, também, monopólos
magnéticos.
No terceiro momento da aplicação da metodologia o professor deve realizar as
oficinas. O objetivo dessa atividade ainda é de despertar na estrutura cognitiva dos
alunos as ideias esteios relevantes e motivá-los ao estudo precedente. O tema das
oficinas deve constituir um prolongamento dos textos, os assuntos precisam estar
concatenados e alinhados, além de potencialmente significativos.
A escolha dos temas das oficinas deve obedecer a um critério que leve em conta
a proximidade do assunto com o cotidiano do aluno, ou seja, o professor deve buscar
textos que tratem de tecnologia de interesse dos mesmos, cuja leitura seja agradável e
inteligível. Da mesma forma que os textos, os temas das oficinas devem contemplar o
princípio da diferenciação progressiva, onde devem tratar de conceitos gerais, nunca
entrando em conceitos mais específicos do tema.
As discussões que ocorrerem durante as oficinas e em virtude das questões que
são propostas, o professor deve estar atento à reconciliação interativa ressaltando as
diferenças e semelhanças entre conceitos aparentemente iguais.
As oficinas propiciam um momento onde os alunos colocam a “mão na massa”,
construindo os protótipos sugeridos. Para isso, o professor deve elaborar um roteiro
claro e preciso sobre a montagem dos equipamentos e, conectar a atividade de
montagem com o assunto tratado nos textos. Sugerimos a elaboração de questões a
respeito do tema da oficina, a fim de nortear o estudo. Como exemplificação disso que
estamos propondo, colocamos abaixo um dos roteiros que utilizamos para a montagem
da oficina, intitulada Levitação Magnética.
Oficina Exemplo: LEVITAÇÃO MAGNÉTICA
Apresentação:
Manter um corpo suspenso no ar, sem qualquer apoio aparente, como que
desafiando a lei da gravidade, é reconhecido como fenômeno de levitação. Muitos
mágicos fazem isso, mantendo escondido o necessário “apoio”. Sem esse apoio,
visível ou não, um corpo material não poderá levitar. Esse “apoio”, necessariamente,
deverá aplicar no corpo suspenso uma força, vertical para cima, suficientemente
intensa para equilibrar o peso do corpo. Em se tratando de corpo extenso a estabilidade
de equilíbrio também deve se analisada.
Um exemplo simples de levitação, com apoio quase invisível, é manter uma
bolinha de aço suspensa por uma fina linha de pesca. A força aplicada pela linha sobre
a esfera equilibra o peso da esfera. A resultante das forças externas sobre ela (peso e
tração) é nula. Se a esfera está em repouso, permanecerá em repouso; se está em
movimento, manterá sua velocidade vetorial constante (Primeira Lei de Newton).
Levitação dessa espécie não é atrativa, a menos que o corpo suspenso seja o de
uma mulher e o mágico passe um aro envolvendo o corpo (para “mostrar” que não há
fios). Ai passa a ser um bom truque circense (cujo segredo o mágico não irá contar).
Não confunda mágico com místico, não confunda uma arte valorosa desses abnegados
profissionais, com os enganadores da ingenuidade popular.
As forças de apoio sobre o corpo suspenso, equilibrando seu peso, só podem
pertencer a duas categorias:
1) Ou são de contato (como é o caso do fio sobre a esfera, o caso do ar
sobre um balão – empuxo de Arquimedes -, o caso do ar sobre as pás em
movimento do rotor do helicóptero etc.)
2) Ou provenientes da ação de campos sobre alguma grandeza associada ao
corpo suspenso. São exemplos simples dessa segunda categoria os imãs
suspensos sob a ação de outros imãs (campo magnético criado por um
agindo sobre a massa ferromagnética do outro, e vice-versa), gotículas
eletrizadas mergulhada em um campo magnético (experiência de Milikan
– o campo elétrico uniforme gerado entre duas placas eletrizadas age
sobre as cargas elétricas das gotículas mantendo-as em levitação) etc.
Algumas situações de levitação, para espectadores ainda em fase de sua
educação científica, podem parecer realmente misteriosas pelo fato de não
“enxergarem” de onde vem a força equilibrante para o corpo suspenso. O perigo nessa
fase é “descambar” para o misticismo enganador ou para explicações dadas por
pseudo-ciências. [...].
Material:
•
Disco de alumínio com espessura cerca de 2 mm e diâmetro de 25 a 30 cm,
conseguimos em um ferro velho de desmanche de ônibus. Utilizamos
exatamente o assoalho do ônibus que é de alumínio que depois de torneada
obtivemos o disco. Uma segunda opção seria uma forma alumínio usada para
assar de pizza;
•
Um motor elétrico universal de baixa potência (1/8 HP), motor de
um”tanquinho de lavar roupas”;
•
Uma caixa de madeira com dimensões 30×30×30 cm, para abrigar o motor;
•
Uma vareta de guarda-chuva;
•
Um imã prismático pequeno (retirado da porta de um armário)*;
•
Um contra-peso;
•
Suporte e cola;
•
Opcional: um controle eletrônico de velocidade de rotação do motor cujo
circuito eletrônico, bem como a relação de peças estão relacionadas a seguir.
* Optamos, também, por utilizar dois imãs de magnetron de microondas.
Montagem:
a) Fixe o motor dentro da caixa de madeira. Cuide para que o eixo do motor,
assim fixado, fique rigorosamente na vertical. Esse motor poderá ser acionado
diretamente pela rede elétrica domiciliar 110 V ou 220 V, dependendo da
região geográfica, no caso de motores AC; ou alimentados por pilhas e baterias,
no caso de motores CC (em geral disponíveis para as tensões de 3,0 V, 6,0 V,
9,0 V ou 12 V). Um motor de indução retirado de um ventilador ou de um
tanquinho de lavar roupas (foi o nosso caso) que se encontre fora de ação,
servirá perfeitamente. Motores universais (com escovas) para 110 V ou 220 V,
com potência de 1/8 e 1/4 de HP, estão disponíveis no comércio e são os
indicados para trabalhos em laboratórios, principalmente se dotados de
reguladores eletrônicos de velocidade (sem perda de torque). [...];
b) Fixe o disco, pelo orifício em seu centro, ao eixo do motor. Parafuso de “cabeça
chata” dá excelente fixação e não fica saliente no plano do disco. Cuide para
que o disco fique balanceado para que não ocorram vibrações indesejáveis.
Outra observação diz respeito ao furo que deverá ser feito no eixo do motor
para a fixação do disco. A rosca deverá ser esquerda (sentido anti-horário), caso
contrário, o disco sairá devido a sua inércia à rotação, o eixo do motor gira mais
rapidamente que o disco, bambeando-o. Ou enrolar novamente o enrolamento
de partida do motor, disponibilizando seis fios, dessa forma pode-se inverter a
rotação, trocando os fios números 5 e 6. Comumente esses motores não dão a
opção de inversão de rotação.
c) Utilize pequeno imã de alnico (alumínio – níquel – cobalto)-utilizamos imãs
retirados de portas de armários de cozinha, são leves e geram um bom campo
magnético proveniente de um alto falante ou microfone dinâmico já fora de uso
ou, ainda um imã prismático retirado da porta de um armário, colando-o na
extremidade de um dos braços de uma “balança” (feita com uma vareta de
guarda-chuva). O contrapeso CP deve ser tal que possa ser deslocado ao longo
do outro braço da balança, permitindo obter equilíbrio do imã. O equilíbrio
perfeito não é necessário e é até bom que a vareta fique ligeiramente inclinada,
com o imã abaixo do nível do CP. A vareta de guarda-chuva já trás consigo a
“dobradiça” bem sensível que faz o papel de “fulcro” nessa balança. Outras
montagens podem ser pensadas. Essa é uma sugestão.
.
Na figura abaixo está outra sugestão para outro efeito de levitação.
Levitação em relação ao plano do
disco
Material:
•
40 cm de cano PVC de cola (cano marrom) para água fria de ½”;
•
Uma conexão tipo “T”para ½”;
•
Dois tampões de ½”;
•
Dois imãs de magnetron;
•
Dois suportes de madeira aparafusados lateralmente à caixa que guarda o
motor.
Procedimentos:
•
Serre o cano a 3 cm de uma das extremidades;
•
Cole a conexão “T” nessa extremidade;
•
Cole os tampões nas extremidades do cano para dar um acabamento.
37 cm
2,1 cm
3 cm
2,0 cm
5,7 cm
Esse conjunto é parafusado acima do disco de alumínio. Colocamos também
uma placa de acrílico entre o disco e os imãs, para evitar qualquer interferência do
deslocamento de ar sobre o experimento.
d) Coloque o imã sobre o disco de alumínio, cerca de 3 cm da borda (figura
seguinte)
Procedimento:
Ligue o motor. Com o progressivo aumento da rotação, o imã, que até então
ficava raspando sobre o disco, começara a levitar. Com boa velocidade de rotação o imã
se manterá suspenso cerca de 5 ou 6 cm acima do disco. Com o dedo, tente
(suavemente) apertar o imã contra o disco. Note a força que você terá que exercer para
conseguir isso!
Texto adaptado e retirado do site:
www.feiradeciencias.com.br
prof. Luiz Ferraz Netto.
Outra sugestão de levitação segue nas fotos seguintes:
Questões:
1) De onde vem a força que afasta o imã do disco de alumínio (que poderia
também ser de latão, bronze, cobre etc.)?
2) O alumínio não é material ferromagnético – não se torna imã, por indução, na
presença de outro imã. Será que a rotação faz o alumínio tornar-se um
“repelente” de campos magnéticos?
3) Qual seria a lei relacionada com esse fenômeno?
4) Explique, com suas palavras, o fenômeno observado.
As oficinas foram impactantes no sentido da motivação e da surpresa, por parte
dos discentes, ao verem um fenômeno físico sendo reproduzido por eles mesmos.
Durante a fase de discussão dos textos, víamos uma inquietação dos alunos para a
chegada da fase das oficinas, isso os motivou ainda mais no estudo. Podemos citar outro
impacto causado pelas oficinas, quando da construção dos equipamentos. Os alunos
precisam reunir suas competências e habilidades adquiridas durante sua vida (estudantil
e/ou extraclasse), para montar e fazer funcionar os equipamentos e, além disso,
responder às questões que são propostas.
Durante a realização das oficinas, sugerimos que o professor mantenha os
elementos do grupo, mas que se faça um rodízio das oficinas de maneira que todos os
alunos tenham a oportunidade de fazer todas as montagens. Fizemos dessa forma, um
esforço para alcançar, nessa sequência, o que Ausubel chama de reconciliação
interativa.
3.3 - Mapa Conceitual Exemplo: Eletromagnetismo
A utilização de diagramas ou “mapas conceituais” hierarquizando e relacionando
conceitos é também um esforço no sentido de promover a diferenciação progressiva e a
reconciliação interativa. Esses “mapas conceituais” são utilizados na fase final da
aplicação da metodologia. Ao término das oficinas, sugerimos a apresentação do mapa
conceitual elaborado pelo professor ou qualquer outro mapa que tenha um compromisso
com a completeza e clareza dos conceitos.
Do ponto de vista instrucional, um mapa conceitual deve:
•
Enfatizar a estrutura conceitual de uma disciplina e o papel dos sistemas
conceituais no seu desenvolvimento;
•
Mostrar que os conceitos de certa disciplina diferem quanto ao grau de
inclusividade e generalidade, e apresentar esses conceitos numa ordem
hierárquica de inclusividade que facilite a aprendizagem;
•
Prover uma visão integrada do assunto e uma espécie de “listagem” daquilo que
foi abordado nos materiais instrucionais.
Por outro lado, os mapas não devem:
•
Ser complexos e confusos, dificultando a aprendizagem ao invés de facilitá-las.
Caso isso ocorra o aluno pode encará-lo apenas como algo a mais a ser
decorado.
•
Inibir os discentes de elaborar suas próprias hierarquias, pelo fato de terem
recebidos prontos.
A seguir apresentamos um mapa conceitual, como exemplo, da disciplina de
Eletromagnetismo.
FORÇA
atuando
CARGA
ELÉTRICA
em movimento (fonte)
CAMPO
ELÉTRICO
FORÇA
LEI DE
COULOMB
mensurar
CAMPO
ELÉTRICA
MAGNÉTICO
experiência de Oersted
fonte
regra da mão
IMÃ
CORRENTE
FORÇA
ELÉTRICA
MAGNÉTICA
VETOR E
VETOR B
representação
representação
LINHAS
LINHAS
ÁREA
DE CAMPO
DE FORÇA
MOTORES
FEM
LEI DE
Vari-
FLUXO
INDUZIDA
FARADAY
ando
MAGNÉTICO
GERADORES
HIDRELÉTRICAS
TERMOELÉTRICAS
Mapa conceitual de eletromagnetismo
Fonte: elaborado pelos autores
Os homens se comunicam com seu ambiente social por meio de símbolos visuais
e verbais, e, no entanto um grande percentual da transmissão de informações acontece
através da codificação verbal, seja escrita ou oral.
A teoria da codificação dual de Allan Paivio (MAYER R., 2003), estabelece que
a transmissão das informações é maximizada quando são utilizados ambos os canais
verbal e auditivo. Uma determinada ideia e/ou conceito podem ser percebidos através de
diversas nuances que definem suas características. O canal visual pode se mais eficiente
para transmitir certas nuances, ao passo que o verbal pode ser mais adequado para
transmitir outras nuances.
Essa teoria valida a utilização dos mapas conceituais para potencializar a
aprendizagem significativa, pois, os mesmos apresentam a um só momento uma
informação visual estática e uma informação verbal. Os conceitos são apresentados
através de uma hierarquia onde fica clara a visualização da posição relativa de cada
conceito dentro do elenco de conceitos que estabelece o tema que está sendo analisado e
mapeado.
4 - Considerações Finais
É importante frisar novamente que durante o estudo dos textos e da realização
das oficinas, o professor deve se portar como um mediador das discussões, fazendo suas
interferências verbais no sentido de guiar os alunos para o objetivo que se deseja
alcançar: aquisição dos subsunçores relevantes para o entendimento de conceitos do
Magnetismo e do Eletromagnetismo.
O professor, ao montar sua estratégia de aprendizagem, deve levar em conta:
•
O conjunto articulado de conceitos da unidade a ser ensinada;
•
A definição dos conceitos e princípios que, já conhecidos pelos alunos,
constituem os pontos de apoio para o novo material a ser aprendido. Sugerimos
que o professor elabore um pré-questionário com questões pertinentes ao
assunto a ser ensinado.
Esses procedimentos são necessários, pois, a aprendizagem significativa lida
com os conceitos referentes a um corpo de conhecimento e não somente com
procedimentos formais e, além disso, ela não pode ocorrer num vácuo cognitivo.
Sugerimos a montagem de uma situação de aprendizagem com um bimestre de
duração, até que o professor passe a dominar a estratégia de elaborar suas aulas
baseadas no principio da aprendizagem significativa de Ausubel.
Os recursos facilitadores utilizados na estratégia, nesta situação de
aprendizagem, foram:
•
Escolha e exposição dos textos de modo que a sequência da apresentação dos
conceitos seja em ordem de maior para a menor inclusividade, obedecendo a um
dos princípios de organização do conteúdo de Ausubel: a diferenciação
progressiva.
•
Organizadores prévios apresentados no início das subunidades, que seguiam os
princípios de “diferenciação progressiva” e “reconciliação interativa”.
•
Os textos e as oficinas escolhidas devem ser potencialmente significativos para
os alunos, bem como sua forma de organização, visando propiciar condições de
subsunção.
Esta sistematização restringiu-se à organização conceitual do assunto e sua
forma de apresentação ao aluno. Sua finalidade foi levar em consideração dados
referentes à montagem “substantiva” e “programática” para a facilitação de
aprendizagem.
Sugerimos que o professor coloque em seu plano de curso o equivalente a 5
(cinco) aulas para que possa implementar essa metodologia, que deve ser aplicada
anteriormente ao conteúdo propriamente dito em períodos normais de aulas. À primeira
vista, pode se ter a impressão de que vai “tomar tempo”, mas o ganho dos alunos na
aquisição das ideias esteios será compensado quando a matéria for ministrada, o
rendimento no entendimento será potencializado pela internalização dessas ideias. Esse
número de aulas é compatível com a leitura de dois textos diferentes e a realização de
duas oficinas. Acreditamos que seja um número razoável para os textos e as oficinas.
Depois de toda essa dinâmica na qual o aluno se mostrou protagonista de seu
processo de aprendizagem, acreditamos que ideias âncoras se estabeleçam em sua
estrutura cognitiva ou que outros subsunçores sejam criados, servindo de ancoradouro
das novas ideias que serão apresentadas a eles no decurso normal de seu curso.
Devemos admitir que a escolha dos organizadores prévios não é uma tarefa
trivial devido a heterogeneidade que acontece entre os alunos na maioria das salas de
aula. Acreditamos que se o professor optar pelo emprego dos organizadores prévios
(textos e oficinas) como suscitadores de ideias esteios e consequentemente facilitar a
aprendizagem significativa deve ter em mente três pilares.
Os organizadores prévios necessitam ser:
•
Potencialmente significativos para seus alunos;
•
Fazer referência às suas ideias esteios (levantadas a priori com os préquestionários);
•
Possuir uma linguagem próxima à linguagem do aluno.
Essa metodologia foi aplicada no segundo semestre de 2009 com os alunos de
uma escola pública, o Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Minas
campus de Machado. Percebemos que com essa metodologia o ganho cognitivo da
maioria dos alunos foi grande. Essa conclusão foi baseada na análise das respostas do
pré-questionário em confronto com as respostas do pós-questionário (mesmas perguntas
do pré-questionário), ao fazermos essa confrontação observamos que a maioria dos
alunos ou modificaram alguma de suas ideias âncoras ou acabaram de internalizar
outras ideias mais estáveis.
O impacto da metodologia sobre o rendimento nas avaliações dos alunos não foi
mensurado, mas acreditamos que os alunos devam apresentar alguma melhora em suas
notas, uma vez que ele aprendeu significativamente o assunto, ou em outras palavras,
aquela nova ideia se relacionou de forma substantiva e não arbitrária com a ideia mais
geral (ideia âncora) internalizada por ocasião da aplicação da metodologia.
Resumindo, podemos dizer que o conteúdo foi organizado procurando facilitar a
aprendizagem significativa através da utilização de materiais potencialmente
significativos (isto é, relacionáveis à estrutura cognitiva do aluno) que explicitamente
tentam promover a diferenciação progressiva e a reconciliação interativa.
BIBLIOGRAFIA
AGÊNCIA BRASIL. O Ensino médio terá um novo modelo. Folha Online, São Paulo,
02 maio 2008. Disponível em: <http://www.folha.com.br>. Acesso em: 12 maio 2008.
AURÉLIO, G. F.; TOSCANO, C. Física. São Paulo: Editora Scipione, 2005. 112p.
AUSUBEL, D. P. Aquisição e retenção de conhecimentos: uma perspectiva cognitiva.
Rio de Janeiro: Editora Interamericana, 2003. 242p.
AUSUBEL, D. P. Educational Psychology: a Cognitive view. Nova York: Holt,
Rinehart and Winston Inc., 1968. 625p.
AUSUBEL, D. P.; FITZGGERALD, D. Organizer, general background, and antecedent
learning variables in sequential verbal learning. Journal of Educational Psychology,
1962, p. 243-249.
AUSUBEL, D. P.; NOVAK, J. D.; HANESIAN, H. Psicologia Educacional. 2. ed. Rio
de Janeiro: Interamericana, 1980. 625p.
AZEVEDO, R. L. Utilização de organizadores prévios para aprendizagem
significativa em eletromagnetismo. Dissertação (Mestrado em Ensino) – Pontifícia
Universidade Católica de Minas Gerais, BeloHorizonte, 2010.
BARNES, H. L. Investigation of the effects of diferential material on concept
acquisition and transfer. (Doctoral) dissertation, Michigan State University, 1972.
Dissertation Abstracts International, 1972. 2207p.
BRASIL, Ministério da Educação. Guia de Livros Didáticos PNLD 2008. Brasília:
MEC, 2008.
BRASIL, Ministério da Educação. Guia de Livros Didáticos PNLEM 2007. Brasília:
MEC, 2007.
BRASIL, Ministério da Educação. Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas
Educacionais. Brasília: MEC, 2008. Disponível em: < http://www.inep.gov.br/>.
Acesso em: 04 dez. 2008.
BRASIL, Ministério da Educação. Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas
Educacionais. Brasília: MEC, 2008. Resultado do PISA. São Paulo, 04 dez. 2007.
Disponível em:
< http://www.inep.gov.br/>. Acesso em: 05 ago. 2008.
BRASIL. Ministério da Educação. Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional
(LDB).
Lei
9.394/96.
Brasília:
MEC,
1998.
Disponível
em:
<http://www.mec.gov.br/seb/pdf/LDB.pdf>. Acesso em: 18 março 2008.
BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria de Educação Média e Tecnológica.
Parâmetros Curriculares Nacionais: Ensino Médio. Brasília: MEC, 1999. Disponível
em: <http://www.mec.gov.br/seb/ensmed/pcn.shtm>. Acesso em 18 março 2008.
BUCHWEITZ, B. Aprendizagem Significativa: idéias de estudantes concluintes de
curso superior. Faculdade de Educação, UFP, 1993.
GASPAR, A. Física. São Paulo: Editora Ática. 2005. 208p.
GOWIN, D. B. Education. Ithaca, N.Y.: Cornell University Press, 1981.
GUBRUD, A. R.; NOVAK, J. D. Learning achievement and the efficiency of learning
the concept of vector addition at three different grade levels. Science Education, 1973.
p. 179-191.
HAAG, R. Utilizando novas tecnologias no ensino experimental do Eletromagnetismo.
In: Contribuição para o XV Simpósio Nacional de Ensino de Física, 15, 2003, Curitiba.
Anais... Curitiba, 2003.
HEWITT, P. G. Física Conceitual. 8 ed. Porto Alegre: Bookman, 2002. p. 685.
KASTRINOS, W. A study of the retention of biological facts by high-school biology students.
Science Education, 1965. p. 487-491.
MAGALHÃES, M. F.; SANTOS, W. M. S.; DIAS, P. M. C. Uma proposta para
ensinar os conceitos de campo elétrico e magnético: uma aplicação da história da
Física. Instituto de Física, UFRJ, 2002.
MAYER, R. Multimedia Learning. Cambridge University Press, 2003.
MAYER, R. Twenty years of research on advance organizers: assimilation theory is still
the best predictor of results. Instructional Science, v.8, 1979, p. 133-167.
MOREIRA, M. A. Aprendizagem Significativa. Brasília: UnB, 1999.
MOREIRA, M. A.; Concept maps as tools for teaching. Journal of College Science
Teaching, Washington, 1979. p. 283-86.
MOREIRA, M. A.; BUCHWEITZ, B. Mapas Conceituais: instrumentos didáticos, de
avaliação e de análise de conteúdo. São Paulo: Moraes, 1987.
MOREIRA, M. A.; BUCHWEITZ, B. Novas estratégias de ensino e aprendizagem:
os mapas conceituais e o vê epistemológico. Lisboa: Plátano Edições Técnicas, 1993.
114P.
MOREIRA, M. A.; DIONÍSIO, P. H. Interpretação de resultados de testes de retenção
em termos da teoria de aprendizagem de David Ausubel. Revista Brasileira de Física,
v.5, n.2, 1975.
MOREIRA, M. A.; MASINI, E. F. S. Aprendizagem significativa: a Teoria de David
Ausubel. 2. ed. São Paulo: Editora Centauro, 2006.
NOVAK, J.; GOWIN, D. B. Aprender a aprender. 2. ed., Lisboa: Plátano Edições
Técnicas, 1999.
PENTEADO, P. C.; TOLEDO, P. C.; TORRES, C. M. Física: Ciência e Tecnologia.
São Paulo: Editora Moderna, 2005.
PERRENOUD, P. Construir as competências desde a escola. Porto Alegre: Artes
Médicas Sul, 1999.
PIAGET, J. O diálogo com a criança e o desenvolvimento do raciocínio. São Paulo:
Scipione, 1997.
ROYER, J. M.; CABLE, G. W. Facilitating learning in connected discourse. Journal of
Educational Psychology, 1975. p. 116-123.
SALES, G. L.; BARBOSA, M. N. Oficinas de Física: uma proposta para desmistificar
o ensino de Física e conduzir para uma aprendizagem significativa. Cefet Ce. 2004.
SAMPAIO, J. L.; CALÇADA, C. S. Física. São Paulo: Atual Editora, 2003.
STEWART, J.; VAN KIRK, J.; ROWELL, J. e ROWELL, R. M. Concept maps: a tool
for use in biology teaching. The American Biology Teacher, 1979. p. 171-75.
TAVARES, R. Associação Nacional de Pós-graduação e Pesquisa em Educação.
Aprendizagem Significativa e o Ensino de Ciências. In: 28a Reunião anual - 2005.
VEJA,
Revista.
Edição
2108.
O
novo
Enem.
Disponível
em:
<http:///veja.abril.com.br>. Acesso em: 15 abril 2009.
WARD, A. H.; DAVIS, R. A. Acquisition and retention of factual information in seventh grade
general science during a semester of eighteen weeks. Journal of Educational Psychology,
1939. p. 116-125.
WEST, L. H. T.; FENSHAM, P. J. Prior Knowledge or advance organizers as effective
variables in chemical learning. Journal of research in Science Teaching, 1976. p. 297306.
YAMAZAKI, S. C.; YAMAZAKI, R. M. O. Sobre o uso de metodologias
alternativas para ensino-aprendizagem de ciências. Ed. Coelho, 2006.
APÊNDICE: Questionário Exemplo (pré e/ou pós atividade)
1) Desenhe a representação de um átomo.
2) Existem partículas em movimento no átomo? Quais são elas? Como é esse movimento?
Qual é o grau de organização desse movimento?
3) Se sua resposta foi movimento desorganizado, responda a questão abaixo: se fosse possível
organizar o movimento dos elétrons dentro de um fio condutor, o que obteríamos?
4) O que são imãs? Cite situações em que os imãs aparecem em seu dia-a-dia.
5) Cite fontes algumas “magnéticas”.
6) Como você magnetizaria uma agulha?
7) Como são denominadas as regiões dos imãs?
8) Ao partir ao meio um imã em forma de barra, o que acontece com cada uma de suas
partes?
9) Imagine-se segurando dois imãs com as mãos e com os braços afastados, descreva o que
ocorre quanto eles são aproximados, e quando são separados.
10) O que você entende por campo magnético?
11) Quando ligamos um liquidificador ou qualquer outro equipamento eletrodoméstico perto
de um rádio que está funcionando, notamos zumbidos emitidos pelo mesmo. Qual é a causa
desse ruído?
12) Para que serve uma bússola? Como funciona? Como poderíamos utilizar bússolas para
detectar o campo magnético de uma região?
13) Complete: “Imãs com _______ opostos se __________, e de mesmo ________, se
____________”.
14) Digamos que você necessite furar a parede da cozinha de sua casa com uma furadeira mas,
existe um fio elétrico embutido que precisa ser descoberto. Neste fio está ligado à furadeira
elétrica. Como você descobriria o fio sem quebrar a parede?
15) Nos equipamentos eletrodomésticos não existem imãs mas, o funcionamento desses
equipamentos depende da existência de um campo magnético. O que gera o campo magnético
nesse caso?
16) Em que situação dois imãs se repelem? E quando eles se atraem?
17) Complete: Suponha que você esteja segurando dois imãs que estão se atraindo
mutuamente, para separá-los, precisa exercer (fazer) uma_____________ maior que a
______________ magnética dos imãs. Logo os imãs exercem uma__________ magnética em
objetos próximos.
18) Um elétron com certa velocidade entra numa região que existe um campo magnético.
Notamos que essa carga elétrica sofre um desvio em sua trajetória. Qual a grandeza física que
provoca a mudança de sua trajetória?