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Objeto de Aprendizagem “Campo Elétrico – cargas discretas”
Janaína Galho Borges a
a
Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)
Resumo. O objeto de aprendizagem Campo Elétrico – cargas discretas, elaborado em 2012, integra o repositório
institucional da PUCRS e tem por objetivo fazer com que o aluno compreenda o conceito de campo elétrico,
diferenciando as linhas de campo elétrico para uma carga única no espaço e as linhas de campo para cargas que
interagem com outras de mesmo sinal ou de sinais opostos. O objeto propõe perguntas motivadoras, textos, animações e
exercícios teóricos para apresentar o conteúdo, que está organizado da seguinte forma: força elétrica, Lei de Coulomb,
linhas de campo elétrico, equação de cálculo do campo elétrico para cargas discretas e sete exercícios. O material é
direcionado a graduandos das Faculdades de Engenharia, Química Industrial, Física Médica, Farmácia, Ciências
Aeronáuticas e a licenciandos das Faculdades de Física, Química, Matemática e Biologia.
Palavras-chave: Ensino de física, Campo Elétrico – cargas discretas, Objetos de aprendizagem
Abstract. The learning object Electric Field - discrete charge, developed in 2012, integrates the institutional repository
of PUCRS and aims to make the student understand the concept of electric field, differentiating the electric field lines for
a single charge space and field lines for charges that interact with others of the same sign or opposite signs. The object
makes use of motivating questions, texts, animations and theoretical exercises to present the content, which is organized
as follows: electric force, Coulomb's law, electric field lines, the equation for calculating the electric field to discrete
charges and seven exercises. The material is directed to students of the Engineering, Industrial Chemistry, Medical
Physics, Pharmacy, Aeronautical Sciences, and to future teachers of Physics, Chemistry, Mathematics and Biology.
Keywords: Teaching Physics, Electric Field - discrete charge, Learning objects
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Geralmente os obstáculos encontrados pelos alunos no estudo de Física do nível superior são atribuídos à
dificuldade do estudante em manipular o ferramental matemático exigido no curso, ou às concepções alternativas
(também chamadas de erros conceituais ou concepções espontâneas) que o estudante desenvolve durante seu
aprendizado escolar [1, 2 e 3]. Cientes dessa realidade, analisamos, em sala de aula, o desempenho dos alunos
ingressantes do curso de Física e de Engenharia da PUCRS e verificamos o quanto é complexo para eles relacionar
os conceitos físicos e a linguagem matemática que os representa.
Diversos trabalhos vêm sendo desenvolvidos no ensino de Física sobre o uso de ferramentas
computacionais ou o uso do computador no auxílio à promoção do processo de ensino e aprendizagem. Medeiros
[4], por exemplo, aborda as possibilidades e limitações das simulações computacionais no ensino de Física,
procurando refletir sobre as vantagens e desvantagens do uso de computadores nos laboratórios de ensino. Há
também pesquisas relacionadas à construção de objetos de aprendizagem, o que vem ao encontro do anseio e da
necessidade da utilização de ferramentas digitais como auxílio à aprendizagem [5, 6 e 7].
A partir disso, iniciamos em 2010 a construção de objetos de aprendizagem (OAs) com o objetivo de
contribuir para esse processo, por meio de questões investigativas e exercícios contextualizados que promovam a
reflexão sobre os conceitos científicos, e não apenas visem à resolução de problemas. Acreditamos que a interação
com esses materiais, os quais integram o repositório institucional da PUCRS, favoreça mudanças na forma de
estudar do aluno, motivando-o a realizar pesquisas sobre os conceitos abordados, de modo a provocar alterações em
suas concepções prévias e, talvez, contribuir para a formação de conceitos que sejam cientificamente aceitos.
ELABORAÇÃO DOS OBJETOS VIRTUAIS DE APRENDIZAGEM DE
ELETROMAGNETISMO
Antes de começar a preparação desses objetos, foi realizada uma pesquisa com os professores das
disciplinas que abordam temas relacionados, a fim de elencar os conceitos mais problemáticos para os alunos e
definir a ordem de desenvolvimento dos materiais, de acordo com uma escala de prioridades, levando em conta o
grau de complexidade dos conceitos e os conhecimentos prévios envolvidos.
Por exemplo, para entender Campo Elétrico, é necessário que se saiba o que é Carga Elétrica e Força
Elétrica. Por conta desse critério, os OAs de Carga Elétrica e Força Elétrica foram elaborados antes do OA sobre
Campo Elétrico, que, por sua vez, foi produzido antes do OA sobre Capacitores.
OBJETO DE APRENDIZAGEM: CAMPO ELÉTRICO – CARGAS DISCRETAS
O OA “Campo Elétrico” tem por objetivo fazer com que o aluno compreenda o conceito de campo elétrico.
O objeto propõe perguntas motivadoras, textos, animações e exercícios. O conteúdo abordado no material está
organizado da seguinte forma: força elétrica, definição de campo elétrico, linhas de campo elétrico, cálculo do
módulo do campo elétrico e exercícios.
A estrutura do OA sobre Campo Elétrico é:
a) Apresentação: A primeira etapa consiste em uma pergunta motivadora. Se o aluno clicar no ícone
“Resposta” (botão abaixo da pergunta), aparecerá uma breve definição do conceito de Campo Elétrico.
FIGURA 1. OA Campo Elétrico - Pergunta
FIGURA 2. OA Campo Elétrico - Resposta
b) Explicação de conceitos considerados pré-requisitos importantes: Para construir a Definição de Força
Elétrica, são oferecidas ao aluno, além da equação usada para calcular a Força Elétrica (Lei de Coulomb),
simulações e animações de atração e repulsão, de modo a ilustrar, de forma interativa, as explicações sobre
o conteúdo.
c)
Motivação: Esta etapa consiste em ativar o interesse do aluno por meio de perguntas.
FIGURA 3. OA Campo Elétrico – Perguntas motivadoras
d) Fundamentação teórica: Nesta etapa, são oferecidos aos alunos textos sobre o conteúdo.
FIGURA 4. OA Campo Elétrico – animações cargas isoladas no espaço
FIGURA 5. OA Campo Elétrico – animações cargas de sinais opostos
e)
f)
Conclusão: Ao final, há um resumo de todos os conceitos apresentados.
Exercícios: O material oferece também uma sequência de exercícios para fixar os conceitos.
Os professores tanto podem usar o objeto para introduzir o conceito de campo elétrico quanto para reforçar
o conceito já discutido em sala de aula.
Se o professor decidir utilizar o material para introduzir o conceito, as perguntas motivadoras devem ser
enfatizadas. Nesse caso, sugerimos que o professor, ao mostrar as perguntas propostas, oriente os alunos a
descobrirem as respostas.
Para aqueles que preferirem usar o objeto como um complemento à aula, uma sugestão é que peçam a seus
alunos que observem e entendam as animações, pois elas são uma ferramenta dinâmica quando comparadas às
imagens estáticas dos livros.
Uma das grandes vantagens de um OA é que ele respeita o tempo do aluno, portanto é opção dele acessar o
material integralmente ou parcialmente. Por sua vez, o professor deve incentivar o estudante a realizar as atividades
propostas com atenção, para que a ferramenta virtual cumpra seu objetivo de ajudar os usuários no processo de
compreensão e aplicação dos conceitos trabalhados.
Para que os alunos avaliem o objeto é usada uma ficha de avaliação com as seguintes indagações: O estudo
realizado ampliou sua compreensão do assunto?; O objeto como um todo instiga a reflexão sobre o conteúdo?; Os
exercícios contribuem para a aprendizagem/compreensão?; As orientações são claras e suficientes?; O objeto
permite uma navegação adequada?; O tamanho da fonte e o esquema de cores facilitam a leitura?; Use o espaço
abaixo para apresentar comentários e sugestões.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O objeto de Campo Elétrico faz parte de um grupo de seis objetos de aprendizagem de Eletromagnetismo:
Carga e Força Elétrica, Campo Elétrico – cargas discretas, Capacitores, Campo Magnético, Resistores e Lei de Ohm,
sendo que os dois últimos só serão disponibilizados no repositório institucional no final deste ano.
Uma das possibilidades para o futuro, na área de Eletromagnetismo, é formar grandes grupos de conceitos
para integrar os materiais já produzidos. Um exemplo é formar um objeto para discutir o conceito de Campo usado
em diferentes áreas da Física, integrando os objetos de Campo Elétrico, Campo Magnético e Campo Gravitacional.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a todos os colegas da Faculdade de Física da Pontifícia Universidade Católica em especial a
professora Ms. Maria do Carmo Lagreca que me auxiliou em todos os momentos de preparação do objeto Campo
Elétrico e a toda à equipe do Laboratório de Aprendizado em especial as professoras Dra. Márcia Cristina Moraes e
Dra. Valéria Pinheiro Raymundo pelas valorosas sugestões na preparação dos objetos virtuais de Física para o
repositório e ao João Pedro Dewes Guterres pela programação e diagramação.
REFERÊNCIAS
1. V. B. Barbeta and I. Yamamoto, Dificuldades Conceituais em Física Apresentadas por Alunos Ingressantes em um Curso de
Engenharia. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 24, n 3, 324-342 (2002).
2. M. P. Souza Filho; S. L. B Boss and J. J. Calusi, Diferenças e semelhanças entre eletricidade e magnetismo: o diálogo histórico
entre o erro e a verdade subsidiando o ensino de física. XI Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, Curitiba, 1-12 (2008).
3. S. Krapas and M. C. da Silva, O conceito de campo: polissemia nos manuais, significados na física do passado e da atualidade.
Ciência & Educação, v. 14, n 1, 15-33 (2008).
4. A. Medeiros and C. F. Medeiros, Possibilidades e limitações das simulações computacionais no ensino de Física. Revista
Brasileira de Ensino de Física, v. 24, n 2, 77-86 (2002).
5. A. C. S. F. Fischer, Desenvolvimento de objetos virtuais de aprendizagem de física para auxiliar no processo ensinoaprendizagem. In. XI Salão de Iniciação Científica da PUCRS, 2010, Porto Alegre. Disponível em:
http://www.pucrs.br/edipucrs/XISalaoIC/index.html. Acesso: maio de 2013.
6. L. C. Santos, Elaboração de objetos virtuais de aprendizagem de Física como material didático auxiliar no processo ensinoaprendizagem.
In. XII Salão de Iniciação Científica da PUCRS, 2011, Porto Alegre. Disponível em:
http://ebooks.pucrs.br/edipucrs/anais/SIC/XII/XII.html. Acesso: maio de 2013.
7. J. A. B. Goulart, Analogias e metáforas no ensino de física: um exemplo em torno da temática de campos. 2008. Dissertação
de Mestrado Profissionalizante em Ensino de Ciências - Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências da Universidade
de
Brasília,
Brasília,
2008.
Disponível
em
http://repositorio.bce.unb.br/bitstream/10482/4854/1/2008_JaniceAnitaBomfimGoulart.pdf. Acesso: novembro de 2011.