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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/331535475 APLICANDO METODOLOGIAS ATIVAS EM AULAS DE RELATIVIDADE RESTRITA NO ENSINO MÉDIO Conference Paper · March 2019 CITATIONS 3 READS 914 3 authors, including: Bernardo Mattos Tavares Federal University of Rio de Janeiro 21 PUBLICATIONS 554 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Bernardo Mattos Tavares on 05 March 2019. 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Resumo Neste trabalho foi desenvolvida e implementada uma sequência didática sobre o tema Relatividade Restrita, em duas turmas do 1° ano do Ensino Médio, em uma escola pública na cidade de Nova Friburgo (RJ), utilizando para isso o referencial teórico das metodologias ativas de aprendizagem. Nosso objetivo foi promover e estimular o aprendizado deste tema a partir de metodologias ativas. A ideia foi inovar e facilitar a aprendizagem dos estudantes, diversificando a abordagem conforme a atividade aplicada, os recursos e materiais utilizados. A aplicação da sequência se deu através de uma combinação dos métodos Ensino sob Medida (EsM), Sala de Aula Invertida (SAI) e Instrução por Colegas (IpC), do uso de ferramentas online (Google Drive e Forms) e de aplicativos móveis (WhatsApp). O acesso antecipado dos alunos aos materiais a serem utilizados, através de pasta compartilhada no Drive, proporcionou maior interação e protagonismo dos mesmos. Portanto, concluiu-se que a implementação de metodologias ativas de ensino fundamentadas nas teorias de Ausubel-Novak e Mazur, envolveu os alunos em atividades interativas e colaborativas que contribuíram positivamente para um aprendizado significativo, transformador e estimulante da aprendizagem. Este trabalho é fruto da dissertação de mestrado (MNPEF) e aplicação do produto educacional do autor. Palavras-chave: Ensino de Física; Metodologias Ativas; Aprendizagem. 1 - Introdução Nos últimos anos, o ensino médio voltou a ser discutido no Brasil com a elaboração da Base Nacional Comum Curricular (BNCC) e da promessa de um “Novo Ensino Médio”. Em relação à Física, segundo MOZENA e OSTERMANN (2016), a última versão da BNCC resume-se à apresentação de unidades curriculares que já estavam presentes na primeira versão. Infelizmente, a ênfase no estudo da Física Moderna e o uso da História da Ciência foram eliminados na segunda versão. Em relação à qualidade do ensino, aferida pelos exames aplicados pelo Governo Federal, percebe-se o baixo rendimento dos nossos estudantes. Segundo dados do Índice de Desenvolvimento da Educação Básica (IDEB) de 2015, as escolas públicas seguem com baixo índice de desenvolvimento. No estado do Rio de Janeiro a média do IDEB tem sido abaixo da média nacional desde 2005. Apenas em 2013 e 2015 o estado obteve uma média superior à nacional, mostrando alguma recuperação. Partindo dessas diretrizes, este trabalho propõe o ensino de Relatividade Restrita no Ensino Médio a partir de uma sequência didática alicerçada na aprendizagem significativa por meio do emprego de metodologias ativas de ensino e na utilização de ferramentas tecnológicas, como aplicativos do pacote Google Sala de Aula1 e aplicativos de comunicação como o WhatsApp. Desta forma, buscou-se inovar em metodologias capazes de aproveitar os recursos tecnológicos utilizados 1 Pacote de aplicativos e recursos educacionais do Google. 2 ____________________________________________________________________________________________________ 27 de janeiro a 01 de fevereiro de 2019 - Salvador - BA pelos alunos, como seus smartphones, envolvendo-os em atividades interativas que contribuam para o seu aprendizado. 1.1 - Aprendizagem Significativa de Ausubel-Novak Usado originalmente por Ausubel (1963, p. 58), a aprendizagem significativa é o mecanismo humano, por excelência, para adquirir e armazenar a vasta quantidade de ideias e informações representadas em qualquer campo de conhecimento. A aprendizagem significativa requer não só que o material de aprendizagem seja potencialmente significativo, mas também que o aprendiz manifeste uma disposição para relacionar o novo material de modo substantivo e não arbitrário a sua estrutura de conhecimento. Um material potencialmente significativo deve se relacionar intencionalmente com o conhecimento já existente na estrutura cognitiva do aprendiz. Este relacionamento ocorre com conhecimentos relevantes, os conhecimentos prévios ou subsunçores. Este serve de matriz para a incorporação, compreensão e fixação de novos conhecimentos quando estes “se ancoram” em conhecimentos relevantes já existentes na estrutura cognitiva do estudante. 1.2 - Métodos ativos de Aprendizagem Dentre as diversas formas de metodologias ativas de aprendizagem daremos destaque a Instrução por Colegas (IpC), ao Ensino sob Medida (EsM) e a Sala de Aula Invertida (SAI). Instrução por Colegas O Peer Instruction (MAZUR, 1997), ou em tradução livre Instrução pelos Colegas (ARAUJO; MAZUR, 2013), caracteriza-se principalmente por promover a discussão de questões conceituais, entre os alunos, em sala de aula. Ele foi proposto originalmente para o Ensino Superior em meados da década de 90 do século passado pelo Prof. Eric Mazur, da Universidade de Harvard (EUA). Todavia a metodologiajá vem sendo usada no ensino médio faz certo tempo. Ensino sob Medida O método Ensino sob Medida foi proposto em 1996 por Gregory M. Novak e colaboradores com o objetivo de utilizar tecnologias para melhorar a aprendizagem de ciências em sala de aula (NOVAK et al., 1999). O EsM foi projetado para desenvolver a habilidade de trabalho em grupo entre os estudantes e a capacidade de comunicação oral e escrita (NOVAK et al., 1999; GAVRIN et al., 2004), dando responsabilidades aos alunos pela sua própria aprendizagem e aumentando a retenção de conhecimento dos conteúdos em longo prazo. Sala de Aula Invertida A metodologia chamada “Sala de Aula Invertida” proposta inicialmente por Lage, Platt e Treglia (2000), intitulada “Inverted Classroom” foi usada pela primeira vez em uma disciplina de Microeconomia em 1996 na Miami University (Ohio, EUA). A sala de aula invertida é uma metodologia na qual o conteúdo e as instruções são dados antes da aula, que passa a ser o local para trabalhar os conteúdos já estudados, realizando atividades práticas como resolução de problemas e projetos, discussão em grupo, laboratórios, etc. 3 ____________________________________________________________________________________________________ 27 de janeiro a 01 de fevereiro de 2019 - Salvador - BA Pesquisas apontam que o método IpC quando utilizado em conjunto com o método EsM potencializa o ganho de aprendizagem dos estudantes (WATKINS; MAZUR, 2010; CROUCH; MAZUR, 2001). Acreditando no potencial da combinação correta das metodologias ativas, foi utilizada uma metodologia híbrida que explora o que há de melhor em cada uma delas em benefício do aprendizado significativo dos alunos no ensino de Relatividade Restrita. 2 - Encaminhamento Metodológico e Caracterização do Trabalho Antes de dar início ao trabalho foi realizada uma pequena pesquisa junto aos alunos sobre suas experiências de aprendizagem por meio de metodologias tradicionais e suas perspectivas de aprendizagem. A pesquisa foi respondida por 51 alunos no início do 3° bimestre de 2017. O resultado da pesquisa mostrou que a maioria dos estudantes deseja uma maior utilização das tecnologias na escola e está disposta a usar dispositivos móveis para acessar materiais e recursos pedagógicos. Entre eles há inclusive um desejo de dedicar maior tempo aos estudos com o uso dessas tecnologias, o que impactaria positivamente na aplicação da metodologia proposta e na aprendizagem dos estudantes. 2.1 - A Relatividade Restrita e seu ensino na rede estadual do RJ. O ensino da Teoria da Relatividade Restrita (TRR) no Ensino Médio do estado do Rio de Janeiro foi proposto no ano de 2012 com a elaboração de um “Currículo Mínimo” que estabelece as habilidades e competências mínimas a serem desenvolvidas em cada bimestre pelos alunos ao longo do ano letivo. No 3° bimestre do 1° ano do Ensino Médio o currículo aborda uma introdução à Relatividade Restrita. 2.2 - A Sequência de Atividades A partir dos princípios do EsM e SAI foram preparadas e aplicadas tarefas prévias à aula: artigos de divulgação científica e vídeos com o objetivo de obter um levantamento antecipado sobre o tema a ser ministrado. As tarefas foram disponibilizadas em uma pasta compartilhada no Google Drive através de link enviado pelo Whatsapp no grupo criado para este fim. Através deste último aplicativo, os alunos puderam retornar com dúvidas sobre o material disponibilizado e interagir entre si a partir de mensagens instantâneas. Durante as aulas, a metodologia IpC foi aplicada com pequenas explanações de 15 minutos, seguidas de pequenas interações entre os pares e avaliação instantânea com o uso de formulário online (Google Forms), que permitiu avaliar o aprendizado em tempo real e atuar nas dúvidas conforme a demanda. As avaliações foram planejadas em três níveis: avaliação dos testes realizados durante as aulas, avaliação dos trabalhos desenvolvidos em grupos e avaliação discursiva ao final do bimestre. Esta última foi aplicada em duas aulas de 50 minutos e os trabalhos foram desenvolvidos pelos alunos fora do horário escolar. A sequência apresentada foi planejada para o 3° bimestre do ano letivo de 2017. A carga horária total foi de 10 aulas duplas semanais e 20 tempos de 50 minutos de aulas dadas. Em toda a aplicação os alunos receberam e leram o material didático antes da aula com uma antecedência de alguns dias. A orientação de estudo ocorreu através do aplicativo WhatsApp, no qual foram dadas informações 4 ____________________________________________________________________________________________________ 27 de janeiro a 01 de fevereiro de 2019 - Salvador - BA sobre atividades, avaliações e compartilhamento de conteúdos através de links. Indicamos inicialmente o “Caderno de Atividades Pedagógicas de Aprendizagem Autorregulada 3”, disponível na pasta do Google Drive denominada “Aula 1: Galileu e a Relatividade”. Esta apostila faz parte do material didático disponibilizado pela SEEDUC-RJ em sua página CONEXÃO ALUNO2 e foi usada parcialmente em nossa metodologia. Foi solicitado a cada um dos alunos a leitura do capítulo 1 da apostila, instalar e testar o aplicativo Le Gobi Bleu3 anteriormente à aula, de acordo com a metodologia SAI. O aplicativo “Le Gobi Bleu” é um jogo / simulador de movimento relativo. Nele, um peixe deve nadar contra a correnteza com o objetivo de subir um rio, desviando das pedras que podem derrubá-lo, bem como a espuma branca que pode empurrá-lo para baixo. O objetivo primordial dessa desta atividade foi fazer com que os alunos tivessem contato com uma situação de movimento relativo, antes da aula e, percebessem o movimento relativo do peixe, em relação à correnteza, em relação às margens e as pedras. 2.3 - Atividades Aula 1 - inicialmente retomou-se o aplicativo “Le Gobi Bleu”, usado pelos alunos anteriormente à aula e algumas questões foram levantadas sobre o mesmo. No jogo, o peixe estava parado ou em movimento? Em relação a que ponto de referência? Como seria possível calcular a velocidade do peixe em relação às margens? Após levantar alguns conhecimentos prévios sobre o movimento relativo, discutimos sobre “Relatividade de Galileu”, fazendo uma pequena introdução histórica, abordando os conceitos de referencial inercial e as transformações de Galileu. Essa parte da aula durou aproximadamente 20 min. As dúvidas foram sanadas e, em seguida, foi solicitado que abrissem o aplicativo novamente e fizessem uma simulação por 5 min tentando explicar uns para os outros, o movimento do peixe em relação à água e depois em relação à margem e às pedras. Após esse tempo, a discussão foi retomada durante os 20 min restantes para corrigir os eventuais erros conceituais sobre o movimento relativo, aproveitando para mostrar a relação da velocidade relativa e resolver alguns exemplos. Aula 2 - foi solicitado que abrissem o aplicativo WhatsApp para acessar o link do formulário “Relatividade de Galileu”. Os alunos tiveram 20 minutos para resolver as questões propostas e foi possível acompanhar as respostas em tempo real através do acesso ao Google Forms. Nos 30 minutos restantes, as questões foram corrigidas e sanadas as eventuais dúvidas. Cinquenta e oito alunos responderam a este questionário. Aula 3 - foram abordados os postulados da Teoria da Relatividade Restrita. O objetivo inicial dessa aula era apresentá-los ao tema através da leitura prévia do material sugerido. A apostila de atividades autorreguladas e o artigo “As digitais de Einstein em nosso cotidiano” 4 foram indicados como leituras prévias. A partir destas leituras, podemos levantar importantes subsunçores referentes a este tema. 2 Disponível em :http://www.conexaoaluno.rj.gov.br/. Acesso em Jan.2017 3 Disponível em https://play.google.com/store/apps/details?id=com.gobi.legobibleu&hl=pt-BR. Acesso em Jan.2017 4 Disponívelem: http://www.cienciahoje.org.br/noticia/v/ler/id/3013/n/as_digitais_de_einstein_em_nosso_cotidiano. Acesso em Jan.2017 http://www.conexaoaluno.rj.gov.br/ https://play.google.com/store/apps/details?id=com.gobi.legobibleu&hl=pt-BR http://www.cienciahoje.org.br/noticia/v/ler/id/3013/n/as_digitais_de_einstein_em_nosso_cotidiano 5 ____________________________________________________________________________________________________ 27 de janeiro a 01 de fevereiro de 2019 - Salvador - BA Nos primeiros 20 minutos de aula, conversamos sobre os postulados e as suas implicações. Tiramos algumas dúvidas e, em seguida, assistimos ao programa Globo Ciência “O Tempo como nova dimensão - Albert Einstein” 5, como um recurso adicional neste importante tópico. O vídeo aborda as questões históricas sobre a Teoria da Relatividade e seus personagens principais, ilustrando com clareza a importância dos trabalhos de Einstein no desenvolvimento de várias tecnologias modernas. O vídeo tem duração de 20 minutos. Aula 4 - foi planejada para avaliar a compreensão dos principais aspectos e fenômenos relacionados aos postulados da Teoria da Relatividade Restrita através de um questionário. Aula 5 - foi trabalhada a simultaneidade de fenômenos relativísticos e a relação espaço-tempo. Para isso, sugerimos os vídeos “O Espaço” 6 e “O tempo” 7 da série intitulada “Além do cosmos” do canal NATGEO. Os vídeos foram assistidos previamente em casa. Durante a aula, retomamos os vídeos para comentar as cenas mais importantes para a compreensão dos efeitos gerados pela relatividade. Os vídeos citados acima possuem ilustrações e efeitos especiais que propiciam uma rica fonte de informação e divulgação científica, principalmente por se tratar de um tema complexo e de difícil observação no cotidiano. Os alunos relataram com entusiasmo as cenas mais marcantes e suas dúvidas, demonstrando um forte interesse e um desejo de aprender mais sobre o assunto. Aula 6 - foi planejada para que os alunos respondessem ao questionário sobre simultaneidade e a relação espaço-tempo. O mesmo possuía cinco questões objetivas com três alternativas. Embora tenhamos dado um enfoque bastante conceitual, alguns conceitos precisaram ser reforçados após a aplicação do teste. Aula 7 - retornou-se aos postulados e aos cálculos sobre a dilatação temporal e contração espacial, uma vez que os alunos demonstraram certa dificuldade neste tópico. Como estudo prévio, indicamos o aplicativo “Relatividade Restrita, Espaço-Tempo” (Special Relativity, Space Time) 8. Apesar de não possuir versão em português, o aplicativo é simples e de fácil utilização. Antes de iniciar a utilização, traduzimos e explicamos todas as suas funções. Aula 8 - foi planejada para avaliar e sanar as dúvidas sobre os cálculos de dilatação temporal e contração espacial, usando como ferramenta o aplicativo “Relatividade Restrita, Espaço-Tempo”. Foi enviado durante a aula, através do WhatsApp, um formulário com quatro questões sobre este tema. Os alunos tiveram 20 minutos para responder. Em seguida, foi analisado o percentual de acertos em cada questão e a partir daí esclarecida as dúvidas através de instrução por colegas ou diretamente com o professor. Aulas 9 e 10 - foram dedicadas às dúvidas em relação à elaboração dos trabalhos com a temática “Einstein e a Relatividade”, sugerido como segunda nota 5 Disponível em http://redeglobo.globo.com/globocidadania/videos/t/globo-ciencia/v/o-tempo-como-nova-dimensao-albert- einstein-integra/1763983/. Acesso em Mar.2017 6 Disponível em https://youtu.be/17LTi4aSiFw . Acesso em Jul.2017 7 Disponível em https://youtu.be/6c7GO1wFtnU. Acesso em Jul.2017 8 Disponível em : https://play.google.com/store/apps/details?id=com.reset&hl=pt-BR Acesso em Jul.2017 http://redeglobo.globo.com/globocidadania/videos/t/globo-ciencia/v/o-tempo-como-nova-dimensao-albert-einstein-integra/1763983/ http://redeglobo.globo.com/globocidadania/videos/t/globo-ciencia/v/o-tempo-como-nova-dimensao-albert-einstein-integra/1763983/ https://youtu.be/17LTi4aSiFw https://youtu.be/6c7GO1wFtnU https://play.google.com/store/apps/details?id=com.reset&hl=pt-BR 6 ____________________________________________________________________________________________________ 27 de janeiro a 01 de fevereiro de 2019 - Salvador - BA do bimestre e enviado no dia 6 de setembro pelo WhatsApp. A entrega foi realizada pelo aplicativo WhatsApp e pelo Google Drive até o dia 25 de setembro de 2017. Aula 11 - foi planejada para abordar o tema Massa e Energia Nuclear. Indicamos como leitura e estudo prévio a apostila “Energia Nuclear e suas aplicações” 9 e o vídeo “The real meaning of E=mc2” 10. Ambos fortemente recomendados pois suas abordagens são muito didáticas e conceitualmente corretas. Durante a aula retomamos ao conceito de massa tradicional, desconstruindo-o na medida em que mostrou-se que a massa de um corpo depende de várias formas de energias internas a ele. Para isso, comentamos passo a passo o vídeo sugerido, explorando todas as ilustrações e efeitos. Aula 12 - planejamos avaliar os conhecimentos dos alunos acerca da relação massa e energia. Foi elaborado um questionário com 4 questões objetivas e 3 alternativas de respostas. Os alunos tiveram 20 minutos para responder. Assim como em todos os outros questionários, foi avaliada em tempo real cada resposta, na medida em que as respostas eram enviadas. 3 - Resultados Analisando a aprendizagem dos alunos. A avaliação da aprendizagem dos alunos foi realizada durante todo o processo de aplicação da metodologia e não apenas em provas pois entendemos que a avaliação da aprendizagem deva ser um processo contínuo. Para contabilizar as notas dos alunos, pontuamos todos os questionários (20 pontos), os trabalhos (30 pontos) e a avaliação discursiva (50 pontos). Todas as avaliações tiveram suas recuperações paralelas aplicadas dentro do prazo previsto para o bimestre. A pontuação de participação nos questionários online foi obtida através da exportação da planilha de resposta nominal, com data e hora da resposta de cada aluno. Esta planilha foi uma grande aliada no controle da realização de tarefas e do prazo de entrega. Com ela, pode-se constatar a participação do aluno nas atividades em aula e em casa. Ao fazer uma análise qualitativa dos formulários aplicados, pode-se dizer que os alunos tiveram um melhor desempenho em questões conceituais. Questões que envolvem cálculos e operações matemáticas mais complexas foram altamente criticadas pelos alunos por seu grau de dificuldade, apesar de já terem estudado todos os pré-requisitos matemáticos em séries anteriores. Os trabalhos foram avaliados qualitativamente, uma vez que o objetivo do mesmo era incentivar a pesquisa e a aplicação do tema proposto através da gravação de um pequeno vídeo. Os critérios utilizados para a nota do trabalho foram: coerência, pontualidade, aplicabilidade, relação com o cotidiano, aplicação correta da teoria e criatividade. Considerando que os estudantes tiveram o primeiro contato com a Relatividade Restrita há pouco tempo, pode-se considerar que houve empenho na realização e apresentação dos trabalhos. Os trabalhos foram enviados para uma pasta compartilhada no Drive para análise prévia e avaliação. 9 Disponível em : http://www.cnen.gov.br/images/cnen/documentos/educativo/apostila-educativa-aplicacoes.pdf. Acesso em Jul. 2017 10 Disponível em : https://www.youtube.com/watch?v=Xo232kyTsO0. Fonte: PBS Digital Studios.Acesso em Jul. 2017 http://www.cnen.gov.br/images/cnen/documentos/educativo/apostila-educativa-aplicacoes.pdf https://www.youtube.com/watch?v=Xo232kyTsO0 7 ____________________________________________________________________________________________________ 27 de janeiro a 01 de fevereiro de 2019 - Salvador - BA A avaliaçãoescrita foi elaborada com questões semelhantes aos questionários e listas de exercícios propostas durantes às aulas ou tarefa de casa. Porém, foi planejada uma avaliação de cunho mais conceitual e filosófico, que fizesse o aluno pensar sobre aplicações da Teoria da Relatividade e tomar decisões acertadas. 4 - Considerações Finais O ensino de Relatividade Restrita nas duas turmas do Ensino Médio foi facilitado com a aplicação de metodologias ativas e o uso de tecnologias móveis. A metodologia empregada neste trabalho buscou inovar as práticas e recursos disponíveis aos alunos para estimular uma aprendizagem atraente para o aluno do século XXI, cercado de mídias digitais e tecnologias. Considera-se fundamental para uma aprendizagem efetiva a integração dos métodos e meios empregados para envolver alunos e professores no processo de aprendizagem, pois os alunos podem interagir em espaços e tempos não formais e em última instância, facilitar a aprendizagem do aluno como mostram os resultados acima. Segundo a teoria de Aprendizagem Significativa de David Ausubel, os materiais e métodos didáticos devem ser potencialmente significativos (MOREIRA, 2012). Ao escolher e usar os aplicativos, vídeos, Google Drive e Google Formulários nosso objetivo foi facilitar a aprendizagem dos conceitos envolvidos nesta teoria e estimular a curiosidade dos alunos para que possam ser protagonistas da própria aprendizagem. A aplicação de metodologias ativas em escolas públicas de Ensino Médio foi algo desafiador, pois os recursos tecnológicos oferecidos são escassos e sua implantação depende de uma estrutura que as escolas não possuem. Ao aplicar metodologias ativas para ensino de Relatividade Restrita no ensino Médio foi percebida uma melhoria no envolvimento e dedicação dos alunos com ganho de qualidade nas atividades desenvolvidas, ainda que tenham alguma dificuldade em habilidades matemáticas. Enfim, concluímos que o objetivo foi atingido ao proporcionar um aprendizado significativo aos alunos que participaram ativamente deste trabalho. 5 - Agradecimentos Agradecemos a CAPES pela bolsa concedida no mestrado e aos professores que compartilharam seu conhecimento até aqui. 6 - Referências ARAUJO, I. S.; MAZUR, E. Instrução pelos colegas e ensino sob medida: uma proposta para o engajamento dos alunos no processo de ensino-aprendizagem de Física. 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