Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE INSTITUTO DE MATEMÁTICA E ESTATÍSTICA LANTE – Laboratório de Novas Tecnologias de Ensino MÍDIAS PARA EAD - O USO DE TECNOLOGIAS INOVADORAS COMO FÓRUNS, CHATS, SIMULADORES E VÍDEOS E SUAS CONTRIBUIÇÕES NO ENSINO DE FÍSICA NO ASSUNTO DE ELETROMAGNETISMO CAIRO DIAS BARBOSA MARABÁ/PA 2013 CAIRO DIAS BARBOSA MÍDIAS PARA EAD - O USO DE TECNOLOGIAS INOVADORAS COMO FÓRUNS, CHATS, SIMULADORES E VÍDEOS E SUAS CONTRIBUIÇÕES NO ENSINO DE FÍSICA NO ASSUNTO DE ELETROMAGNETISMO Trabalho de Final de Curso apresentado à Coordenação do Curso de Pós-graduação da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial para a obtenção do título de Especialista Lato Sensu em Planejamento, Implementação e Gestão da EAD. Aprovada em MÊS de ANO. BANCA EXAMINADORA ________________________________________________________________________ Prof. Ralph dos Santos Mansur - Orientador LANTE/UFF _________________________________________________________________________ Prof. Nome Sigla da Instituição ________________________________________________________________________ Prof. Nome Sigla da Instituição DEDICATÓRIA Dedico a Deus pelo seu amor e proteção; a minha mãe, Anezita Maria Dias, por ser uma mulher guerreira que sempre lutou para me garantir educação e a minha esposa, Ana Paula Jardim Silva, por ter estado ao meu lado em grandes desafios e conquistas. AGRADECIMENTOS A Deus por todas as vitória que tenho conquistado e que irei conquistar mediante a fé que tenho nele. A minha mãe, Anezita Maria Dias, pelo carinho, cuidados para comigo e por estar sempre ao meu lado nas situações boas e ruins, acreditando na minha capacidade e me dando forças para lutar contra os desafios da vida. A minha esposa, Ana Paula Jardim Silva, por sempre apoiar as minhas decisões torcendo sempre para que eu alcance meus objetivos. A todos os meus professores e tutores pelos conhecimentos compartilhados e pela contribuição em minha formação acadêmica. Agradeço também ao meu orientador e mentor, tutor Ralph dos Santos Mansur, pelo apoio e orientação e aos colegas Ademar da Luz Filho e Thaynara Carvalho de Faria pela colaboração na elaboração deste trabalho. RESUMO Este trabalho tem como objetivo apresentar contribuições das Tecnologias da Informação e Comunicação alusivas a área de Física, criando mecanismos favoráveis ao processo de ensino aprendizagem, considerando as peculiaridades da EAD, ou seja, identificar e caracterizar diferentes tipos de mídias que podem ser utilizadas na Educação a Distância com foco no ensino de Física. Para esse fim, fez-se um estudo acerca das várias maneiras de se utilizar as tecnologias inovadoras, em especial o fórum, chat, vídeo e simuladores, com foco nos aspectos pedagógicos, apresentando assim possibilidades que promovam maior interatividade do aluno com o conteúdo a ser abordado, de forma a oferecer um aprendizado lúdico e dinâmico. Por meio do desenvolvimento do presente estudo, foi possível observar que é possível oferecer ao aluno um ambiente virtual de aprendizagem atraente, onde o educando se sinta estimulado a aprender os mais diferentes assuntos de Física, por meio principalmente da descoberta, através da interação promovida pelas novas tecnologias educacionais no ensino a distância. Palavras-chave: mídias, ensino de Física, Educação a Distância. SUMÁRIO 1 Introdução .............................................................................................................................. 1.1 Justificativa .................................................................................................................... 1.2 Objetivos ......................................................................................................................... 1.2.1 Objetivo geral ....................................................................................................... 1.2.2 Objetivos específicos ............................................................................................. 1.3 Metodologia .................................................................................................................... 1.4 Organização Do Trabalho ............................................................................................. 2 Pressupostos Teóricos ............................................................................................................ 2.1 Fundamentos de Educação a Distância ....................................................................... 2.1.1 Breve Histórico ...................................................................................................... 2.2 Gestão de Cursos Superiores de EAD .......................................................................... 2.3 Teorias Sobre Processos de Ensino-aprendizagem ..................................................... 2.4 Tecnologias Inovadoras (Fórum, Chat, Vídeo e Simuladores) no Ensino a Distância de Física .......................................................................................... 2.4.1 O Ambiente Virtual de Aprendizagem Para o Ensino de Física ...................... 2.4.2 Benefícios Advindos da Utilização de Vídeos no Ensino de Física.................... 2.4.3 O Caráter Lúdico do Simulador na Aprendizagem de Leis e Conceitos Físicos .............................................................................................................................. 2.4.4 Os Fóruns Como Recurso Estimulador de Reflexão nos Conteúdos de Física 2.4.5 O Chat Como Ferramenta de Interação no Ensino de Física na EAD ............ 3 Resultados e Discussões ......................................................................................................... 3.1 Eletromagnetismo .......................................................................................................... 3.1.1 Ímãs ou magnetos .................................................................................................. 3.1.2 Polos de Um Ímã ................................................................................................... 3.1.3 Campo Magnético ................................................................................................. 3.1.4 Campo Magnético Gerado por Corrente Elétrica ............................................. 3.1.5 Campo Magnético de Condutor Retilíneo, Espira Circular e Solenoide ......... 3.1.6 Eletroímã ............................................................................................................... 3.1.7 Indução Eletromagnética ..................................................................................... 3.2 O Uso de Simuladores na Compreensão de Conceitos Físicos .................................. 3.2.1 Simulador: Ímã de Barra .....................................................................................3.2.2 Simulador: Eletroímã............................................................................................ 3.2.3 Simuladores: Solenóide e Transformador........................................................... 3.2.4 Simulador: Gerador ............................................................................................. 3.3 O Uso de Vídeos Como Forma de Contextualizar o Conteúdo de Eletromagnetismo ................................................................................................................ 3.3.1 Vídeo 1 - Lei de Faraday-Lenz ............................................................................ 3.3.2 Vídeo 2 - "O Campo Magnético da Terra"(Documentário) ............................. 3.4 Fórum de Discussão e o Processo Interativo ............................................................... 3.5 Chats - Comunição Imediata ........................................................................................ 4 Conclusões .............................................................................................................................. 5 Referências ............................................................................................................................ 06 07 08 08 08 08 09 09 09 09 10 12 13 13 14 15 15 16 17 17 18 18 19 20 21 21 22 23 24 24 25 25 26 26 27 27 28 29 30 6 1 Introdução Com o advento das Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC’s), surge uma nova era no ensino a distância, marcada dentre outros fatores pela internet, pelo campo das investigações e inovações tecnológicas e por meio da inclusão digital, o que não pode deixar de ser mencionado, haja vista a aproximação que esta inclusão estabelece entre os indivíduos e as tecnologias do mundo contemporâneo. Nesse contexto, a internet ganha amplo destaque, sobretudo pelas características natas de sua origem, a ligação mundial entre computadores, e de um histórico marcado pela propiciação de avanços em diversos setores da sociedade, inclusive no que se refere à educação, e aqui de um modo especial da educação na modalidade a distância, considerando a existência de outras modalidades de promoção da educação. Os avanços promovidos pelas TIC favoreceram cada vez mais o desenvolvimento de diversos cursos ofertados na modalidade à distância, com um planejamento voltado para a execução a partir de Ambientes Virtuais de Aprendizagem (AVA). Esses ambientes são, em síntese, plataformas alimentadas com informações e conteúdos, existindo exclusivamente para a promoção do ensino e aprendizagem de maneira estruturada. Desta forma, importa ressaltar que os impulsos sofridos pelo ensino a distância se dão em decorrência da ampliação e democratização do acesso às informações. Diante das características próprias da educação a distância, em geral compreendidas pela separação de espaço e tempo entre alunos e professores, cada vez mais tem aumentado o anseio de professores, tutores e demais educadores que lidam com cursos a distância por ferramentas que lhes possibilitem a promoção de uma aprendizagem significativa, construindo assim ambientes de ensino mais interativos e instigantes aos educandos, de modo que estes não se desprendam do seu foco principal. Essa necessidade por novas metodologias e ferramentas inovadoras de ensino e aprendizagem em EaD, possivelmente tenha sido despertada a partir do momento que se percebe que textos cientificamente corretos e conteúdos bem elaborados não são garantias de uma aprendizagem de forma satisfatória, pois além dessas estratégias de ensino, os AVA's devem colaborar principalmente para que o aluno tenha um papel ativo na aquisição do conhecimento, ou seja, que esteja em suas mãos o controle sobre o processo de ensino aprendizagem, pois a educação não ocorre mediante a mera transferência de conhecimento; esta deve sim ocorrer através da construção do conhecimento do aluno com seu próprio engajamento intelectual (VALENTE, apud BARBOSA; LEÃO, 2008, p. 29). Preocupado com o ensino de Física nos cursos à distância, devido às dificuldades encontradas por professores e alunos na disciplina, como a falta de aulas práticas em laboratórios de Física e as indagações sobre como trabalhar os conteúdos de Eletromagnetismo no ensino a distância utilizando-se as TIC's disponíveis na internet, este trabalho expõe exemplos de aplicações dessas tecnologias no assunto de Eletromagnetismo, como forma de propor maneiras de proporcionar um ambiente virtual interativo e dinâmico, propício a uma aprendizagem de forma atrativa e colaborativa. É com a intenção de identificar e solucionar possíveis deficiencias, que são apresentadas neste trabalho diferentes formas de abordagem de conteúdos da Eletromagnetismo, a partir do uso das ferramentas Fórum, Vídeo, Simulador e Chat, frutos das TIC, através de análise e apresentação de evidências das suas potencialidades quanto ao ensino e aprendizagem dos conteúdos supracitados. Para tanto, são apresentados aspectos de interação e autonomia, tão importantes para o ensino e aprendizagem no ambito da educação a distância, ofertando-se a possibilidade de trabalhar elementos que estimulem e apóiem a construção do saber pelo próprio aluno, sem que ocorra a desvinculação dos AVA’s. 7 Para o cumprimento ao proposto, utilizou-se de pesquisa teórica, buscando compreender os aspectos históricos da educação a distância, elecando os principais avanços e as políticas implementadas no setor, a fim de demonstrar a relevância da EaD na atualidade. Em seguida, realizou-se uma abordagem sobre o processo de ensino e aprendizagem e a quebra de alguns paradigmas, para então passar ao estudo de quatro tecnologias educacionais (fórum, chat, vídeos e simuladores) e as proposições das formas de utilização de tais ferramentas como alternativas de ensino da Física em EaD. Durante a pesquisa, a escolha e a construção das demonstrações, foram observados alguns critérios como a eficiência da linguagem, a objetividade, o tempo gasto em cada proposta, a gratuidade para o acesso e o manuseio da ferramenta, além de outros aspectos que visam considerar o maior número de situações que o aluno inserido no contexto da educação a distância esteja ou possa ocasionar. Com isto, busca-se agregar subsídios de ensino e aprendizagem para professores, tutores e alunos, diretamente envolvidos em cursos de EaD, que abranjam em sua grade curricular os conteúdos de Física anteriormente mencionados. Vale ressaltar que o presente trabalho foi parcialmente desenvolvido em grupo, composto por: Ademar da Luz Filho 1 , Cairo Dias Barbosa 2 e Thaynara Carvalho de Faria 3 , tendo sido desenvolvidas coletivamente as etapas da Introdução, Justificativa, Fundamentação Teórica, Objetivos do Estudo, Metodologia e Referências, as quais serão consequentemente semelhantes nos trabalhos supracitados. 1.1 Justificativa A Física é uma das áreas das ciências em que o indivíduo carece de diferentes mídias e metodologias para que ocorra uma aprendizagem significativa. Nesse sentido, se torna incontestável a necessidade de aulas lúdicas onde o aluno possa vivenciar de forma mais palpável o assunto em estudo. Em um ambiente virtual de aprendizagem, diversas mídias podem oferecer essa interatividade ao aluno. A utilização das Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) permite que o saber científico seja potencializado. Estas mídias digitais apresentam diversas vantagens: não carecem de espaço físico, algumas estimulam vários sentidos, o quefacilita uma aprendizagem efetiva, e também permitem maior compartilhamento de materiais e informações. Este trabalho vem somar à bibliografia existente acerca da aplicação dessas ferramentas midiáticas no contexto do ensino de Física em cursos da modalidade a distancia, apresentando algumas mídias e sugerindo maneiras de exploração dos recursos disponíveis das mesmas. Justifica-se pelo fato de o ensino de Física ser em geral julgado pelos alunos como complexo, tendo como consequências as dificuldades na compreensão de certos fenômenos, enquanto que, em 1 FILHO, A. L. Mídias para EaD - O uso de Tecnologias Inovadoras como fóruns, chats, simuladores e vídeos e suas contribuições no ensino de Física: Cinemática - o estudo do movimento. Trabalho de aplicação teórica. 31 f. Trabalho Final de Curso (Especialização) – Laboratório de Novas Tecnologias Educacionais, Universidade Federal Fluminense, Rio de Janeiro, 2013. 2 BARBOSA, C. D. Mídias para EaD - O uso de Tecnologias Inovadoras como fóruns, chats, simuladores e vídeos e suas contribuições no ensino de Física no assunto de Eletromagnetismo. Trabalho de aplicação teórica. 33 f. Trabalho Final de Curso (Especialização) – Laboratório de Novas Tecnologias Educacionais, Universidade Federal Fluminense, Rio de Janeiro, 2013. 3 FARIA, T. C. Mídias para EaD - O uso de Tecnologias Inovadoras como fóruns, chats, simuladores e vídeos e suas contribuições no ensino de Física: Cinemática. Trabalho de aplicação teórica. 32 f. Trabalho Final de Curso (Especialização) – Laboratório de Novas Tecnologias Educacionais, Universidade Federal Fluminense, Rio de Janeiro, 2013. 8 contrapartida, as mídias oferecem uma espécie de suporte ao aluno, podendo facilitar o aprendizado do tema estudado de forma mais consistente, além de ser um fator atrativo e provocar reflexão. Dessa forma, este trabalho procura realizar um estudo acerca dessas novas Tecnologias Inovadoras (TI), a fim de conhecer suas peculiaridades e saber como aplicá-las na área da Física em cursos a distância que possuem em sua grade curricular a disciplina em questão, e desta forma, através do planejamento do processo pedagógico que será realizado, favorecer um ensino mais lúdico, interativo e dinâmico, e consequentemente também tornando o discente menos dependente da figura do professor na aquisição do conhecimento. 1.2 Objetivos 1.2.1 Objetivo Geral: Identificar as contribuições das Tecnologias Inovadoras: fóruns, chats, simuladores e vídeos, na abordagem de assuntos da Física como o Eletromagnetismo, criando mecanismos favoráveis ao processo de ensino-aprendizagem, considerando as peculiaridades da EAD. 1.2.2 Objetivos Específicos: Conhecer as peculiaridades e potenciais das TIC's propostas, para o ensino de Física na EAD; Realizar um estudo acerca das melhores maneiras de se utilizar estas tecnologias inovadoras com foco nos aspectos pedagógicos; Apresentar possibilidades que promovam maior interatividade do aluno com o conteúdo a ser abordado, de forma a oferecer um aprendizado lúdico e dinâmico. Propor formas de se trabalhar o conteúdo de eletromagnetismo através do uso de fóruns, chats, simuladores e vídeos em AVA's. 1.3 Metodologia A metodologia deste trabalho de aplicação teórica consiste em cinco momentos. Na primeira etapa, faz-se um breve histórico sobre o surgimento da EAD no Brasil e no mundo, onde se procura mostrar as mudanças que ocorreram nessa modalidade de ensino em consequência das necessidades educacionais que surgiram e das tecnologias que mudaram a forma de comunicação e informação. Abordam-se ainda as particularidades desta forma de ensino e os vários programas que surgiram no país como a Universidade Aberta do Brasil (UAB), por exemplo. Com base no exposto, procura-se mostrar a evolução da EAD e sua importância na atualidade. Na segunda etapa faz-se uma explanação sobre a gestão de cursos superiores na modalidade à distância, identificando suas particularidades e dificuldades de implantação e manutenção, pois estes não possuem um modelo único, devido os mesmos serem planejados com base nos recursos disponíveis e para os mais diferentes públicos. Sendo assim, procura-se discutir os diferentes tipos de gestão que somadas colaboram para a criação dos cursos de ensino a distância. Em um terceiro momento são apresentadas as ideias e reflexões de autores renomados e estudiosos contemporâneos sobre o processo de ensino-aprendizagem, procurando mostrar as mudanças ocorridas no papel do professor e do aluno em detrimento ao modelo retrógrado da aprendizagem por transmissão. Com base nestas teorias, objetiva-se mostrar a quebra de paradigmas, considerando que no contexto atual o ensino, principalmente na modalidade EAD, exige um papel mais participativo do aluno. 9 Na quarta etapa aborda-se o ensino de Física nos cursos em EAD, sendo propostas formas de tornar o ambiente virtual aliciante para o aprendizado de Física. Para este fim, é feito um estudo acerca de quatro tecnologias educacionais (fórum, chat, vídeos e simuladores), que correspondem ao modelo interativo de aprendizagem discutido na etapa 3. Na etapa 4 ainda são sugeridas maneiras de utilização destas tecnologias de forma pedagógica, expondo assim, exemplos de aplicação, afim de proporcionar a interatividade e a ludicidade para o ensino de Física a distância. Na quinta etapa como forma de aplicar as ideias discutidas e os conhecimentos adquiridos sobre o uso, vantagens e particularidades das tecnologias supracitadas, propõe-se formas de aplicação destas ferramentas na disciplina de Física no conteúdo de Eletromagnetismo. 1.4 Organização do Trabalho Este trabalho esta organizado da seguinte forma: no Capitulo 1, há uma introdução do assunto a ser abordado, a justificativa, os objetivos, a metodologia e estrutura do trabalho; no Capitulo 2, têm-se os pressupostos teóricos, que fornecem a fundamentação necessária para defender as ideias e propostas apresentadas no texto; no Capitulo 3, apresenta-se os resultados e discussões e neste momento são realizadas as reflexões argumentativas tendo como base as ideias discutidas no referencial teórico, e também são propostas formas de aplicação das tecnologias abordadas na EAD em assuntos de Física, como eletromagnetismo; no Capitulo 4, apresenta-se as conclusões e as sugestões para trabalhos futuros no ensino de Física na modalidade EAD. 2 Pressupostos Teóricos 2.1 Fundamentos de Educação a Distância A rede mundial de computadores, as inovações tecnológicas, bem como a inclusão digital que têm permitido maior acessibilidade às tecnologias de comunicação e informação, têm favorecido o surgimento de diversas metodologias de aprendizagem, em especial no que concerne à modalidade à distância. Tais metodologias colaboram para o alargamento da abrangência das ações educacionais e faz reavaliar o tradicional sistema de ensino. Segundo Moore e Kearsley (2007, p 2): Educação a distância é o aprendizado planejado que ocorre normalmente em um lugar diferente do local de ensino, exigindo técnicas especiais de criação do curso e de instrução, comunicação por meio de várias tecnologias e disposições organizacionais e administrativas especiais. Os estudiosos em EaD citam diversas características desta modalidade de ensino, mas, em geral têm em comum três particularidades: A separação espacial e/ou temporal entre alunos e professores, e o próprio ensino- aprendizagem; A mediação comunicativa conduzida por meio de novos recursos tecnológicos; A autonomia do aluno. 2.1.1 Breve Histórico A modalidade de ensino à distância tem se tornadouma ferramenta imprescindível aos que querem investir em seu capital intelectual. Mas não é de hoje que ela existe. Como sugere Landim (1997), as origens da EaD remontam à antiguidade, a partir das cartas apostólicas, pois as mesmas eram uma forma de educar as comunidades cristãs primitivas. 10 Outros autores destacam como um marco histórico para o surgimento a EaD a invenção da imprensa por Johannes Gutttenberg, no século XV, na Alemanha, que permitiu maior acesso à informação, pois possibilitou a leitura diretamente dos livros, já que antes a transmissão de conhecimentos se dava essencialmente a partir da leitura feita pelos mestres aos seus discípulos dos livros manuscritos que eram extremamente caros. Desde então, a EaD se difundiu largamente e grandes propulsores desta disseminação foram as experiências ocorridas na França, Espanha e Inglaterra, através dos Institutos Centre National de Enseignemen a Distance, pela Universidad Nacional de Educación a Distance e pela Open University, respectivamente. No Brasil a Educação a distância também passou por experiências bastante significativas. Pode-se destacar as seguintes: A Rádio Sociedade do Rio de Janeiro na década de 1920; Os cursos via correspondência, oferecidos pela Marinha na década de 1930; O Instituto Universal Brasileiro, criado em 1939 (ainda em funcionamento) que investiu na formação profissional de nível elementar e médio através da utilização de material impresso; Os sistemas de rádio-educação utilizados pelo Movimento de Educação de Base (MEB) - 1961/65; O Projeto Minerva - convênio entre Fundação Padre Landell de Moura e Fundação Padre Anchieta para produção de textos e programas - 1970; Supletivos para 1º e 2º Graus - Fundação Roberto Marinho surgidos na década de 70. Embora o governo e instituições privadas tenham criado, no decorrer de várias décadas, inúmeros projetos de EaD, no âmbito ensino superior, como se entende hoje, observa-se um desenvolvimento apenas a partir de meado da década de 1990, através de universidades virtuais. E somente no ano de 2006 criou-se um programa nacional, abrangente e democrático de ensino superior no Brasil: o Sistema Universidade Aberta do Brasil (UAB), mais precisamente em 8 de junho de 2006, através do Decreto nº 5.800 (MOREIRA et al., 2010). Os autores em geral enfatizam o surgimento da internet como um grande marco separador no histórico da EaD: pode-se falar em EaD antes e depois da internet. Para ESCOLA DO FUTURO (1997) apud MOTA (2003), o diferencial da Internet está em permitir a troca de informações de forma rápida e conveniente; poder ter acesso a especialistas nos mais variados temas; obter atualizações constantes sobre tópicos de interesse; formar equipes para trabalhar em conjunto independentemente de distâncias geográficas; traduzir e transferir dados entre máquinas localizadas em qualquer lugar, entre outros. A utilização de tecnologias da comunicação e da informação proporcionou uma revisão do próprio conceito da EaD e impulsionou a sua utilização, pois promove a ampliação e democratização do acesso às informações; a utilização de várias mídias e formatos variando assim os ambientes de aprendizagem e a socialização do saber com múltiplas possibilidades de interação o que também motiva a colaboração e a cooperação na construção do conhecimento. 2.2 Gestão de Cursos Superiores de EAD A implementação e manutenção de um curso superior por si só é uma empreitada árdua e complexa, e tal assertiva se faz ainda mais verdadeira quando se trata de um curso na modalidade a distância. 11 Devido especialmente às peculiaridades e pluralidades dos agentes envolvidos no processo ensino aprendizagem, a implementação e gestão de cursos a distância exigem cuidados adicionais. Para que tanto alunos, professores e coordenação sejam atendidos de maneira eficiente, inúmeros fatores devem ser analisados e pensados com antecedência, pois além de incorporar tecnologia à fins educacionais, tais cursos apresentam particularidades, formatos e linguagens distintos dos cursos presenciais, que têm milênios de tradição. Dessa forma, como observa Moreira et al. (2010, p. 3) “(...)a criação e manutenção de um curso de EaD exige bem mais do que uma simples discussão do melhor modelo pedagógico ou estrutura curricular, ele exige um adequado gerenciamento a fim de se garantir efetivamente o pleno desenvolvimento das atividades dos cursos”. Assim sendo, os principais requisitos para o sucesso de um curso na modalidade a distância são um bom planejamento, estrutura e estratégia. Neste sentido, a implementação de uma equipe gestora no planejamento destas atividades se faz necessária para que aspectos tão relevantes sejam considerados e colocados em prática por meio de técnicas de gestão compreendidas em: Gestão estratégica: que consiste na criação e planejamento de elaboração de táticas e planos de ação com a finalidade de se alcançar os objetivos desejados. Gestão de projetos: que incide na utilização de técnicas gerenciais visando atingir as expectativas do empreendimento, estabelecendo metas a serem alcançadas no que diz respeito aos custos, riscos, qualidade, prazo e outras. Gestão da infraestrutura: em que recai o mapeamento e organização das condições básicas necessárias ao funcionamento do curso (CEaD UFSC, 2010). Em outras palavras, tem a função de primar pelas boas condições de conservação e acessibilidade da infraestrutura física (salas, bibliotecas, laboratórios, entre outros), bem como da infraestrutura lógica (equipamentos, internet e ambientes virtuais de aprendizagem). Gestão de equipe: a gestão de equipes tem a finalidade de coordenar as interações e acompanhar os processos, conferindo funções aos membros da equipe, favorecendo a boa comunicação e relação destes profissionais Gestão de processos: se responsabiliza por articular da melhor maneira os diversos indivíduos e aspectos abrangidos pelo sistema a partir do mapeamento das interações complexas que existem dentro do mesmo. O Ministério da Educação (MEC) em conjunto com a Secretaria de Estado de Educação, adverte que: Não há um modelo único de educação à distância! Os programas podem apresentar diferentes desenhos e múltiplas combinações de linguagens e recursos educacionais e tecnológicos. A natureza do curso e as reais condições do cotidiano e necessidades dos estudantes são os elementos que irão definir a melhor tecnologia e metodologia a ser utilizada, bem como a definição dos momentos presenciais necessários e obrigatórios, previstos em lei, estágios supervisionados, práticas em laboratórios de ensino, trabalhos de conclusão de curso, quando for o caso, tutorias presenciais nos polos descentralizados de apoio presencial e outras estratégias (BRASIL, 2007, p.7). Assim sendo, há particularidades a serem observadas não só quando se confronta um curso a distancia a um curso presencial, como também entre os vários modelos de cursos EAD, 12 devido a diversos rearranjos de variáveis como o plano pedagógico, a infra-estrutura, mídias que serão utilizadas, recurso humano envolvido, a diversidade do público-alvo, entre tantas outras que poderiam ser mencionadas. Moreira et al. (2010, p 10), afirma que: (...)para se implantar a EaD em uma instituição, além de ser considerado a relação custo e beneficio, o enfoque pedagógico e o conteúdo aplicado, deve-se buscar implementar também um plano de gestão, a fim de que as especificidades daquela instituição seja levadas em consideração e garantir efetivamente o pleno desenvolvimento das atividades dos cursos, oferecendo condições e serviços adequados e suficientespara atender o seu público-alvo e suas expectativas, demandas e necessidades. De tal forma, se não houver uma estrutura gerencial armada, com planos de ação bem elaborados e pensados especificamente dentro das características variáveis supramencionadas, dificilmente ter-se-á projetos de vida longa. 2.3 Teorias Sobre Processos de Ensino-aprendizagem Para Gouvêa (2004), a aprendizagem consiste num processo integrado no qual o individuo realiza a mobilização dos sistemas afetivos, físicos e intelectuais para sua concretização. Em decorrência disso pode-se ter diversos tipos de aprendizagem, tais como cognitiva, afetiva e psicomotora. Na busca por um suporte teórico explicativo do processo de ensino aprendizagem, apresentam-se algumas reflexões a respeito de teorias de ensino aprendizagem com intuito de uma melhor compreensão desse processo. A teoria da Aprendizagem por Transmissão, segundo Vasconcelos et al.(2003), está associada as perspectivas behavioristas 4 ou comportamentais da aprendizagem, em que o aluno tem um papel cognitivo passivo, configurando-se como um mero receptor de informações, enquanto que o professor exerce sua autoridade face aos seus conhecimento científicos sobrepondo-se ao aluno, que ao invés de aprender apenas acumula saberes, executa prescrições, cumpre programas de disciplinas, sob a estimativa de que será capaz de repeti-los fielmente. Buscando citar algum exemplo de autores que apresentam abordagens mistas das teorias de ensino aprendizagem, ancorado em Vasconcelos et al. (2003) cita-se a teoria social cognitiva de Bandura e a teoria de instrução de Gagné. Em síntese, as ideias de Bandura conduzem a compreensão da aprendizagem como uma atividade de processamento de informação, sendo que aquilo que o sujeito aprende é fruto da imitação, modelagem ou aprendizagem observacional. Gagné se preocupa quanto à estrutura do assunto a ser trabalhado, havendo uma definição da metodologia que melhor se ajusta a cada conteúdo. Em contraposição a essas teorias, vinculadas a uma pedagogia de base memorística, as teorias construtivistas de Piaget trazem uma quebra de paradigma, conforme afirma Argento (2010). Com base nesta teoria, a troca do repasse da informação para a busca da formação do aluno passa a ocorrer, sendo esta nova ordem revolucionária, que retira o poder e autoridade do professor 4 Popularizada por B. F. Skinner (apud NCREL, 1997) continua conduzindo a maioria das práticas educacionais. Nessa concepção o aluno é passivo, acrítico e mero reprodutor de informações e tarefas. 13 transformando-o de detentor do saber para um "educador - educando", e esta visão deve permear todo um "ambiente construtivista". Benaim (apud ARGENTO, 2010, p. 13) apresenta as visões do aprendiz e do professor, sob o ponto de vista construtivista. O foco não está mais no que o estudante sabe, mas inclui suas convicções, seus processos de pensamento e concepções de conhecimento. Por outro lado, o professor é visto tanto como um apresentador do conhecimento como um facilitador de experiências. Sua tarefa pedagógica é criar situações de aprendizagem que facilitem a construção individual do conhecimento. Ao contrário da atividade tradicional de valorizar a memorização das "respostas corretas", o professor considera o conhecimento "pré-existente" para mediar o processo de construção do conhecimento. Além disso, o professor encoraja os estudantes para desenvolverem seus próprios processos de busca de novos desafios. Paulo Freire (apud GOUVÊA 2004, p. 01) afirma que “ensinar não é transferir conhecimentos, mas criar as possibilidades para a sua própria produção ou a sua construção”, bem como reforça (LIBÂNEO, 2002 apud GOUVÊA, 2004, p. 01) “devemos ensinar os alunos a aprender a aprender a pensar”. A teoria da Aprendizagem por Descoberta, segundo Vasconcelos et al.(2003) defende uma aprendizagem ativa, requerendo explorações e descobertas efetivas para o alcance de uma verdadeira compreensão. Assumindo assim, que ao exercitar as capacidades processuais e procedimentais, relativamente ao método científico, o aluno seguramente desenvolve o pensamento e a aprendizagem. Ficando evidente nesta teoria, um processo que compensa ao aluno uma aprendizagem mais baseada na compreensão e no significado do que na memorização. Fundamentado na teoria da interação social de Vygotsky, Mess (2010, p. 4) afirma que, “a interação social é importante, pois uma pessoa sozinha não aprende a falar e também não aprende a se comunicar nas variadas linguagens existentes”. Nessa perspectiva, o professor deverá exercer esse papel de interação para que os alunos possam aprender a linguagem da Física ou de outras disciplinas. Com base na abordagem dessas teorias que salientam alguns aspectos essenciais do processo de ensino aprendizagem, observa-se que o aluno assume um papel central no processo de ensino aprendizagem, cabendo uma atuação ativa de construção do conhecimento, tornando consequentemente esse processo mais ativo e estável. Assim como vale ressaltar que é notável a postura do professor frente às teorias contemporâneas, assumindo também um papel importante de “tutor” do aluno, não no sentido de substituí-lo, mais de acompanhá-lo e participar da atividade de modelagem da aprendizagem dos seus alunos (VASCONCELOS et al, 2003). 2.4 Tecnologias Inovadoras (Fórum, Chat, Vídeo e Simuladores) no Ensino a Distância de Física 2.4.1 O Ambiente Virtual de Aprendizagem Para o Ensino de Física A Física é uma das disciplinas onde os alunos mais encontram dificuldades de aprendizado. Isso se deve, entre outras razões, ao fato de esta ser uma área da ciência que trabalha com conceitos abstratos e na maioria das vezes contra-intuitívos, além de métodos de ensino desajustados das teorias de aprendizagem recentes e a não abordagem de metodologias mais modernas [...](FIOLHAIS; TRINDADE, 2013). Dessa forma, para se promover uma aprendizagem significativa, necessita-se criar ambientes de ensino mais interativos. 14 Assim como um educador que sabe muito e, todavia, não consegue transmitir o conteúdo para seus alunos, textos cientificamente corretos nem sempre garatem um bom aprendizado na EAD. Dessa forma, os ambientes virtuais de aprendizagem devem trabalhar com elementos que estimulam e apóiam a construção do saber pelo próprio individiuo (SENASP, 2003). As aulas virtuais têm condições de permitir essa interação entre aluno e conteúdo, sendo que estas podem ser encaradas como um conjunto de estratégias utilizadas no processo de ensino- aprendizagem, elaboradas e descritas no projeto pedagógico do curso ou mesmo incorporadas por tutores, como forma de possibilitar que ocorra a mediação pedagógica, através de interfaces e ferramentas como: fóruns, chats, simuladores, vídeos, imagens, leituras, etc., (SENASP, 2005). Neste modelo de educação, o educador deve ter um papel generalista, e deve saber analisar, selecionar, compreender e interpretar os grandes fluxos de informação, dando-lhes uma perspectiva educativa. Deve estimular o trabalho autônomo do aluno motivando-o na aquisição de novos saberes e na capacidade de resolução de problemas, promovendo a interação entre aluno, conteúdo e professor (KLEIN, 2006). "Para que o aprendiz participe é 'necessário garantir em primeiro lugar que o ambiente onde ele vai aplicar grande parte do seu esforço seja aliciante e estimulante, até para vencer eventuais resistências a um instrumento que explora novas estratégias de ensino", (FIOLHAIS; TRINDADE, 2013). 2.4.2 Benefícios Advindos da Utilização de Vídeos no Ensino de Física Os vídeos quese encontram na rede mundial de computadores sobre os mais diferentes assuntos são elaborados tanto por leigos como por especialistas. Há vídeos caseiros, matérias de jornais, documentários e vídeo-aulas, etc. No YouTube por exemplo, pode-se encontrar vídeos gratuitos sobre diferentes temas, como documentários sobre o aquecimento global, efeito estufa e diversos outros fenômenos físicos; vídeo-aulas sobre conteúdos de cinemática e termodinâmica; vídeos que mostram o funcionamento de máquinas e experimentos físicos, entre outros conteúdos científicos (CARVALHO; IVANOFF, 2010). Dessa forma, cabe ao educador saber selecionar aqueles que melhor se adequam para atingir os objetivos pretendidos em cada conteúdo, que pode ser trabalhado a partir de diferentes visões de um mesmo assunto. Um vídeo confeccionado por um engenheiro ou um ambientalista que aborda a produção de energia elétrica em usinas hidrelétricas ou nucleares, por exemplo, terá um rendimento bem superior do que apenas textos científicos lançados na plataforma de estudo. Este recurso didático proporciona assim o entendimento de diferentes visões sobre um tema trabalhado, estimulando debates e discussões entre os discentes e levando-os a formarem suas conclusões em conjunto (CARVALHO; IVANOFF, 2010). Possui ainda a vantagem de atingir o aluno por diversos canais sensoriais, combinando textos, sons, imagens, movimento e cores, o que proporciona uma melhor fixação da informação e consequentemente um melhor aprendizado, pois mais sentidos são acionados (FREITAS, 2010). Outro ponto a ser considerado, se deve ao fato desta tecnologia promover uma maior proximidade do aluno com seu professor, pois o educando mesmo estando distante geograficamente e interagindo em tempos diferentes, consegue sentir mesmo que virtualmente a presença do educador, que pode, por exemplo, estar postando vídeos de suas aulas, mensagens e orientações quanto as atividades que forem propostas (ALCÂNTARA, 2012). Como observado são inúmeras as possibilidades de se utilizar vídeos como forma de aperfeiçoar o ensino Física na EAD. Como outro exemplo cita-se um tutor que posta para seus 15 alunos um vídeo de um especialista em energia nuclear explicando sobre o tema em questão e fazendo o uso de animações e cenas em locais variados (ALCÂNTARA, 2012), ou mesmo vídeos que conseguem mostrar em uma velocidade perceptível fenômenos que na realidade acontecem de forma muito rápida ou muito lentamente como o acender de um fósforo ou o crescimento de uma planta. Estas são maneiras eficientes de se ensinar as leis e conceitos físicos. 2.4.3 O Caráter Lúdico do Simulador na Aprendizagem de Leis e Conceitos Físicos Como as leis da Física podem ser expressadas através de fórmulas, programas como os simuladores conseguem criar ambientes muito próximos da realidade, e através destes, torna-se possível simular diversos fenômenos físicos como, por exemplo, a queda livre de um objeto, a dilatação de um gás, a pressão de um líquido etc. Os simuladores também apresentam a vantagem de poder realizar experimentos que, fora do mundo virtual, são muito perigosos ou possuem um custo alto (FIOLHAIS; TRINDADE, 2013). Tem-se ainda a vantagem de permitir ao estudante o acesso a tal ferramenta de qualquer computador que tenha este aplicativo instalado ou via internet, possibilitando que o discente não fique vinculado apenas ao ambiente físico da instituição de ensino para a realização de seus experimentos. É bem provável que o simulador, dentre as novas tecnologias utilizadas na educação a distância no ensino de Física, seja a ferramenta que mais proporciona um aprendizado de forma lúdica, pois permite uma grande interação do aluno com o conteúdo a ser estudado. Segundo Oliveira (1997), este recurso coloca o aluno como um controlador de situações, que imitam ou se aproximam da realidade, o que permite ao aluno de certa forma ter o domínio sobre o processo de ensino-aprendizagem. A Física é uma disciplina onde o uso de aulas práticas é recomendável para que ocorra uma melhor assimilação dos conceitos estudados; torna-se complexo ensiná-la fornecendo ao aluno somente textos e equações como modelo da realidade, pois se assim for, o aluno pode não reconhecer os fenômenos e conceitos físicos que estão a sua volta e fazem parte do seu dia a dia, dificultando assim o ensino (FIOLHAIS; TRINDADE, 2013). O diferencial do simulador em detrimento a outras tecnologias é o caráter lúdico e dinâmico que esta ferramenta possui, pois o aluno consegue por meio deste controlar variáveis que determinam o comportamento de um fenômeno estudado, levando o aluno a refletir sobre as alterações nos resultados e com isso aprender por meio da descoberta. Desta maneira, os discentes podem medir e controlar parâmetros de entrada como: medidas de posição, velocidade, aceleração, força e temperatura, e assim observar as alterações que se sucedem(FIOLHAIS; TRINDADE, 2013). Quanto a esta ferramenta de ensino, Santarosa (apud OLIVEIA, 1997) defende que ela: Garante ao participante a vivência de experiências semelhantes às que realizará na vida real; Propicia potencialmente, maior transferência da situação de treinamento à situação de vida real; Oferece oportunidades para solucionar problemas difíceis mais do que observar formas de solução. 2.4.4 Os Fóruns Como Recurso Estimulador de Reflexão nos Conteúdos de Física Os fóruns são recursos destinados às discussões e aos debates. Por fornecerem uma interação assíncrona, possibilitam que os alunos utilizem a reflexão com maior frequência em comparação com outras ferramentas, além de estimularem o desenvolvimento do pensamento crítico. Em um fórum com o tema, por exemplo: Radiação, efeitos maléficos é benéficos para o ser humano, os discentes podem refletir sobre as respostas dos demais colegas e com isso ter uma 16 melhor compreensão do assunto a partir da análise dos diferentes pontos de vista; estes podem compartilhar artigos pesquisados e até mesmo encontrar soluções alternativas para os problemas identificados (SENASP, 2005). Outros benefícios advindos da utilização dessa ferramenta se observa quanto a maior interação entre professor e alunos, o que diminui a sensação de distância, pois é um canal onde o discente pode estar postando suas dúvidas e contribuições. Esta é mais uma das formas de acolher o aluno em um curso a distância (ALCÂNTARA, 2012). No ensino de assuntos de Físicas na EAD, são inúmeras as possibilidades de utilização dos fóruns. O professor tutor pode criar fóruns com perguntas abertas que estimulam o pensamento e a análise; promover a interação entre os alunos pedindo para que todos lancem no mínimo uma questão e respondam no mínimo a dois colegas, justificando sempre seus resultados; como forma de dar suporte ao educando, o educador pode criar os fóruns de dúvidas e com o intuito de provocar um maior entrosamento entre todos, pode-se criar os fóruns para assuntos livres e apresentações. Como observado, esse recurso didático permite uma variedade de estratégias de ensino, pois ao mesmo tempo em que se pode solicitar apenas uma resposta do aluno, também é possível criar as atividades em grupo, pode-se lançar questões simples ou situações-problemas. Tudo isso com o benefício de o aluno ter tempo para pesquisar e formular suas respostas aos temas abordados, pois, por consequência dos fóruns permitirem uma comunicação assíncrona, isto possibilita respostas melhores elaboradas (SENASP, 2005). 2.4.5 O chat como ferramenta de interação no ensino de Física na EAD O principal benefício do chat é o seu forte potencial interativo, que possibilita a troca de informação entreos alunos em tempo real, ou seja, de forma síncrona. Ainda que mediados pela tecnologia digital, estudantes de cursos na modalidade EAD revelam prazer em poder ter acesso ao professor e aos colegas mesmo que em horários pré-estabelecidos, onde é possível trocar ideias e sanar dúvidas imediatas. Além disso, o professor consegue através deste recurso ter uma noção das dificuldades que os alunos estão enfrentando com os conteúdos trabalhados. Isso reduz o sentimento de isolamento e distância por parte do aluno (JUNQUEIRA, 2012). Como formas de se trabalhar essa ferramenta no ensino de Física na EAD, o professor poderá definir com antecedência os conteúdos que serão abordados e as leituras que deverão ser estudadas a fim de dar embasamento às discussões. Poderá ainda lançar questões provocativas e abertas que possibilitam uma melhor participação dos alunos e apresentar antecipadamente os critérios de avaliação, afim de que estes se preparem para as discussões no ambiente virtual (SENASP, 2005). Através dos chats o educador poderá estar sanando eventuais dúvidas dos alunos quantos aos conceitos físicos e a resolução de questões, e mostrar exemplos diferentes daqueles abordados no material de estudo, que muitas das vezes não condiz com a realidade do aluno, ou seja, o educando poderá contextualizar os exemplos com base nas suas experiências, costumes e cultura, permitindo desse modo, uma melhor compreensão das leis e fenômenos físicos estudados. Todas essas ações têm a vantagem ainda de reduzir o índice de evasão dos alunos nos cursos a distância, pois estes podem perceber que mesmo distante fisicamente, existe um canal de comunicação entre ele e o educador (JUNQUEIRA, 2012). 17 3 Resultados e Discussões Com base nos estudos e reflexões realizados acerca das teorias de aprendizagem e do uso das tecnologias educacionais (fórum, chat, vídeos e simuladores) no ensino de Física, neste capitulo propõe-se maneiras de se utilizar essas mídias de forma pedagógica no assunto Eletromagnetismo na modalidade EAD. Para uma melhor compreensão do papel de tais mídias no ensino, será realizado antes um breve estudo sobre o conteúdo a ser trabalhado. O mesmo foi elaborado de forma a realizar uma abordagem mais conceitual e acessível do assunto, de modo que especialistas e não especialistas, possam compreender as leis e conceitos básicos sobre o eletromagnetismo, essenciais para o entendimento e a análise das sugestões aqui apresentas. 3.1 Eletromagnetismo A Eletricidade é um ramo da Física que originou-se de uma observação na Grécia Antiga, sobre o comportamento do âmbar (resina fóssil) que, ao ser atritado, adquiria a capacidade de atrair pequenos objetos. O magnetismo outro ramo da Física, também surgiu na Grécia Antiga, em uma região por nome Magnésia (hoje localizada na Turquia), onde observou-se na época o comportamento estranho de algumas pedras, com a capacidade de atrair objetos de ferro. Estas pedras eram conhecidas como magnetita, porém mais tarde passaram a ser chamadas de ímãs. Hoje se tem o conhecimento de que estes ímãs naturais são constituídos pela substância óxido de ferro (SAMPAIO; CALÇADA, 2005). Cartões que possuem tarja magnética - cartões de banco, bilhete único de passagem, plano de saúde, de acesso a locais restritos, entre outros, são dispositivos comuns e de certa forma essenciais no dia a dia. A tarja magnética é confeccionada com pequenas partículas de ferro num filme plástico, que podem ser magnetizadas com diferentes orientações, gravando-se assim informações. Esses pequenos imãs possuem as mesmas propriedades dos imãs maiores, como as de se atraírem ou repelirem, e de também atrair objetos de metais específicos. Os órgãos emissores destes cartões recomendam que dentre os cuidados, deve-se evitar guardá-los próximo a aparelhos eletrônicos, pois imãs são sensíveis a campos elétricos. Essa constatação fez surgir o eletromagnetismo (FUKE; YAMAMOTO, 2010, p. 178). Para uma melhor compreensão dos fenômenos naturais que mais a frente serão apresentados seguem-se aos seguintes conceitos: campo elétrico, uma propriedade física estabelecida em todos os pontos do espaço que sofrem influência de uma carga elétrica (elétrons, prótons ou íons); cargas elétricas num campo elétrico estão sujeitas e provocam forças elétricas de atração ou repulsão; corrente elétrica, sendo o movimento ordenado, ou seja, com direção e sentido preferenciais, de partículas portadoras de carga elétrica (BISCUOLA; BÔAS; DOCA, 2010). O eletromagnetismo é a parte da Física que estuda o conjunto de fenômenos que diz respeito á interação entre magnetismo e eletricidade, e baseia-se em três fenômenos físicos fundamentais (BISCUOLA; BÔAS; DOCA, 2010): 1. Correntes elétricas produzem em seu contorno campos magnéticos; 2. Condutores percorridos por correntes elétricas, contidos em campos magnéticos, podem ficar sujeitos à ação de forças; 3. A variação do fluxo magnético através de um condutor pode induzir corrente elétrica nesse condutor; Estes três fenômenos físicos serão esclarecidos e exemplificados no decorrer do texto. 18 3.1.1 Ímãs ou Magnetos Algumas características do ímã: É capaz de passar a propriedade de ímã para outro metal, ou seja, magnetizá-lo (imantá-lo); Quando colocado próximo de outro ímã, ambos podem atrair-se ou repelir-se, dependendo da posição em que são dispostos; Cria um campo magnético ao seu redor, da mesma maneira que uma carga elétrica cria um campo elétrico no espaço que a circunda; Os metais que são atraídos fortemente pelos ímãs recebem a denominação de ferromagnéticos, como: o ferro, o níquel e o cobalto, etc. Essa atração é mais intensa do que a atração gravitacional entre os corpos. Os materiais que são atraídos fracamente como o vidro, o alumínio e a platina, entre outros, são chamados de paramagnéticos, e os materiais que são levemente repelidos pelo ímã, são os diamagnéticos, como exemplo, temos a água, a prata, o ouro, o chumbo e o quartzo. 3.1.2 Polos de Um Ímã Todo ímã, mesmo aquele que não apresenta formato de barra, possui dois pólos, o pólo norte (N) e o polo sul (S), e são nessas extremidades que as ações magnéticas de um ímã são mais intensas. Figura 1: Localização dos pólos magnéticos de um ímã No aspecto da atração e repulsão, os polos de um ímã se comportam de maneira similar às cargas elétricas (carga positiva e carga negativa). Assim como cargas de mesmo sinal se repelem e de sinais opostos se atraem, nos ímãs os polos "norte e sul" se atraem e os polos "norte e norte" e "sul e sul" se repelem (PARANÁ, 2002). Fígura 2: Interação entre os polos de um ímã A partir da atração ou repulsão de um ímã por outro, pode-se compreender o funcionamento de uma bússola, que se trata de um pequeno ímã que pode girar desimpedidamente. Logo, como as extremidades da agulha imantada apontam aproximadamente para polos geográficos da Terra, conclui-se que o planeta se comporta como um grande ímã (PARANÁ, 2002). 19 Figura 3: Linhas de Indução do campo magnético da Terra O ponto da Terra que atrai o polo norte da agulha é um polo sul magnético, que está situado próximo ao Norte geográfico; consequentemente, o ponto da Terra que atrai o polo sul da agulha é um polo norte magnético, situado próximo ao Sul geográfico (PARANÁ, 2002). Um outro aspecto importante sobre os polos de um ímã, se refere a impossibilidade de estes existirem isoladamente, ou seja, é impossível conseguir um pedaço de ímã que tenha só o polo norte magnético ou só o polo sul magnético. Dessa forma a ruptura de um ímã sempre originará dois novos ímãs, cada um apresentandopolos norte e sul. Isso acontece porque o ímã é formado de ímãs elementares ou moleculares (são ímãs em escala microscópica) que são previamente orientados com seus pares de polos norte e sul, como ilustrado na Figura 4. Figura 4: Inseparabilidade dos polos de um ímã 3.1.3 Campo Magnético O conceito de campo torna-se necessário para explicar fenômenos nos quais uma força atuante ocorre a distância. Quando a atração entre dos corpos é devido suas massas, têm-se um campo gravitacional; corpos dotados de carga elétrica se atraem ou se repelem devido o campo elétrico produzido; da mesma forma, aproximando um ímã de um prego , percebe-se uma força de atração, que ocorre devido o campo magnético criado pelo ímã (FUKE; YAMAMOTO, 2010, p. 180). Supõe-se que várias agulhas magnéticas (bússolas) sejam distribuídas em diferentes pontos do espaço circundando um ímã. Cada uma delas se orientará ao longo de uma direção bem determinada, devido o campo magnético que o ímã cria em torno dele, ou seja, a direção das agulhas coincidirá com as linhas de indução que passa por aqueles pontos (MAXIMO; ALVARENGA, 2008) As linhas de indução magnéticas mostram o comportamento, a intensidade, direção e sentido do campo magnético conforme pode ser visualizado nas Figuras 5, 6 e 7. 20 Figura 5: campo magnético Figura 6: Linhas de indução magnética Figura 7: Campo magnético da Terra Observando as Figuras 5, 6 e 7, pode-se perceber algumas características das linhas de indução magnética: Sentido dentro do ímã (do polo sul para o polo norte), sentido fora do ímã (do polo norte para o polo sul); Nas regiões em que as linhas estão mais próximas, o campo é mais intenso, no caso, os polos norte e sul; As linhas são fechadas, ou seja, não têm começo nem fim. 3.1.4 Campo Magnético Gerado por Corrente Elétrica No ano de 1820, o físico e químico dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851) demonstrou que a passagem de corrente elétrica por um fio condutor tinha a capacidade de produzir efeitos magnéticos. Oersted realizou um experimento semelhante ao descrito a seguir: Posiciona-se uma bússola com os ponteiros em equilíbrio na direção paralela a um fio retilíneo sem passagem de corrente elétrica. Quando a corrente elétrica passa a percorrer o fio, os ponteiros da bússola sofrem um desvio, tendendo a adotar uma direção perpendicular ao fio, como pode ser visto na Figura 8. Invertendo o sentido da corrente, novamente a agulha gira, mas em sentido oposto ao anterior. E por último, abrindo o circuito, a agulha volta para a posição inicial (paralela ao fio) (MAXIMO; ALVARENGA, 2008, p. 405). Como a corrente elétrica é provocada pelo movimento de cargas elétricas, pode-se chegar as seguintes conclusões: 1ª) cargas elétricas em repouso produzem apenas campo elétrico; 2ª) cargas elétricas em movimento, além do campo elétrico, produzem campo magnético (SAMPAIO; CALÇADA, 2005, P. 366). Figura 8: Experimento de Oersted 21 3.1.5 Campo Magnético de Condutor Retilíneo, Espira Circular e Solenoide O sentido das linhas de campo magnético gerado por corrente elétrica foi estudado por Ampére, que estabeleceu uma regra para determiná-lo, conhecida como regra da mão direita. Para identificar, por exemplo, as linhas de indução do campo magnético de um fio condutor retilíneo, deve-se segurar o fio com a mão direita e apontar o polegar no sentido da corrente. Os demais dedos dobrados fornecem o sentido do vetor campo magnético. Em se tratando de uma espira circular de raio R e centro O, percorrida por uma corrente elétrica (Figura 9), as linhas de campo entram por um lado da espira e saem pelo outro, podendo este sentido ser determinado também pela regra da mão direita. Observa-se que a espira tem dois polos. O lado onde o vetor campo magnético “entra” é o polo sul, e o lado em que sai é o polo norte. O solenoide, ou bobina, é um dispositivo em que um fio condutor é enrolado várias vezes em forma de uma hélice cilíndrica, parecendo uma mola comum onde cada volta representa uma espira. Existem várias aplicação no cotidiano como interruptores, ventiladores, furadeiras, fornos de micro-ondas, assim como no sistema de sprinkler (dispositivo anti-incêndio). O campo magnético produzido próximo ao centro do solenóide ao ser percorrido por uma corrente elétrica i é praticamente uniforme. O dispositivo se comporta semelhante a um ímã de barra, no qual o polo sul é o lado por onde “entram” as linhas de campo e o lado norte, o lado por onde “saem” as linhas de campo. É através da regra da mão direita que também se conhece o sentido do campo. Figura 9: Fio condutor retilineo Figura 10: Espira circular Figura 11: Solenéide 3.1.6 Eletroímã O eletroímã é um imã obtido por meio de corrente elétrica, e normamente apresenta-se como uma bobina que possui no seu interior um núcleo de ferro. A introdução de um material ferromagnético no interior da bobina, pode torná o campo magnético produzido pelo eletroímã centena e até milhares de vezes mais intenso do que o campo inicial. Eletroímãs podem ser usados, como exemplo, em motores, campainha, geradores e guindastes eletromagnéticos (como aqueles utilizados em ferro velho). Figura 12: Eletroímã Figura 13: Guindaste eletromagnético 22 Para se entender como a magnetização de metais como o ferro acontece, deve-se lembrar que no interior de qualquer substância, existem correntes elétricas elementares ocasionadas pelo movimento dos elétrons de um átomo em torno do seu próprio eixo e do núcleo (Figura 14), que também originam campo magnético. Cada átomo, portanto, funciona como um pequeno ímã. Em um material não magnetizado, seus ímãs elementares estão orientados ao acaso, anulando assim seu campo magnético. No entanto, se esse material for colocado dentro de um campo magnético como o interior de um solenóide, os ímãs elementares, serão orientados por este campo, tornando uma barra de ferro, por exemplo, imantada ou magnetizada, conforme pode ser visto respectivamente nas Figuras 15 e 16. No entanto, somente as substâncias ferromagnéticas conseguem apresentar um alto grau de alinhamento dos imãs elementares; as demais, por exibirem um alinhamento muito pequeno, o efeito magnético é pouco perceptível. Figura 14: Movimento do elétron Figura 15: Ímãs elementares desorientados Figura: 16 Ímãs elementares orientados 3.1.7 Indução Eletromagnética Através do experimento de Oesterd, descobriu-se que uma corrente elétrica cria um campo magnético no espaço em tordo dela; com isso foi estabelecido uma relação entre magnetismo e eletricidade. Buscando-se fazer o processo inverso, ou seja, produzir correntes elétricas por meio das ações exercidas por campos magnéticos, na Inglaterra em 1831, Michael Faraday consegui provar experimentalmente esse fenômeno inverso, chamado indução eletromagnética. Supõe-se um circuito fixo e fechado, empurrando o polo norte de um ímã para o interior de uma bobina. Observa-se uma deflexão no ponteiro do galvanômetro (medidor eletromagnético, usado para medir corrente elétrica de baixa intensidade, o ponteiro se move de acordo com a magnitude do campo magnético gerado no circuito). Removendo o ímã de dentro da bobina, a deflexão do ponteiro ocorre no sentido oposto ao anterior (a movimentação do ponteiro indica a passagem de corrente elétrica). A Figura 17 ilustra estes fenômenos. Figura 17: Experimento de Faraday 23 Algumas observações do experimento: Se a polaridade do ímã for invertida, o sentido da corrente elétrica também é invertido; Com o ímã em repouso,o ponteiro do galvanômetro indica zero; A corrente só é estabelecida quando a fonte do campo magnético (um ímã permanente, ou outro circuito com corrente elétrica) se move em relação ao circuito fechado; A corrente elétrica gerada recebe o nome de corrente elétrica induzida; A corrente induzida não depende propriamente do campo magnético, mais sim da rapidez com que a fonte geradora se aproxima e se afasta do circuito; Quanto maior o número de espiras no circuito, mais acentuada será a deflexão do ponteiro do galvanômetro. A explicação dada por Faraday para o produção de corrente elétrica induzida, é a seguinte: com a aproximação de um ímã permanente de um solenóide, mais linhas de indução passam a atravessar o seu interior; já quando o ímã é afastado, algumas linhas deixam de atravessá- lo (Figura 19). Assim, uma corrente elétrica é induzida no circuito do solenóide quando ocorre uma variação do número de linhas do campo em seu interior. Figura 18: Sentido da corrente elérica induzida Figura 19: Linhas de indução no interior de um solenoide O físico russo Heinrich Emil Lenz, estabeleceu uma lei que permite determinar o sentido da corrente elétrica induzida. Segundo a lei de Lenz, o sentido da corrente induzida em um circuito é tal que o campo magnético criado por ela tende a contrariar a variação do fluxo magnético que lhe deu origem, ou seja, a corrente induzida em um circuito tem um sentido, quando o fluxo está aumentando, e sentido contrário, quando o fluxo está diminuindo, conforme pode-se verificar na Figura 18. Com base neste princípio, pode-se determinar o sentido da corrente elétrica induzida, desde que se conheça a fonte do campo magnético que está induzindo a corrente elétrica. 3.2 O Uso de Simuladores na Compreensão de Conceitos Físicos Uma das principais dificuldades no ensino eletromagnetismo se deve quanto à questão do conceito de campo magnético e movimento de cargas elétricas. Devido à abstração desses conceitos, o aluno pode criar às vezes, interpretações errôneas de leis e conceitos físicos estudados. Com base nessas dificuldades, os simuladores são ótimos recursos tecnológicos que podem contribuir para que educandos possam compreender melhor as características de um campo magnético, e qual sua relação com o movimento de cargas elétricas, além de levá-los a uma melhor compreensão também de fórmulas matemáticas que o estudo de eletromagnetismo envolve. 24 As Figuras 20, 21, 22, 23 e 24 trazem imagens de cinco simuladores que podem ser baixados gratuitamente do site da PHET INTERACTIVE SIMULATIONS (http://phet.colorado.edu/pt_BR/). Estes, conforme será visto adiante, podem ser utilizados de forma a proporcionar um aprendizado mais interativo, levando assim o aluno a aprender por meio da descoberta. 3.2.1 Simulador: Ímã de Barra Através deste simulador o aluno poderá manipular variáveis como a intensidade do campo magnético, os espaçamentos e tamanhos das agulhas que representam o campo magnético, dispor a bússola ou o imã em barra em diferentes posições, e com isso observar que a agulha da bússola, por se tratar de um pequeno ímã, está se orientando de acordo com o campo magnético do imã em barra. O simulador ainda proporciona uma boa ideia do sentido das linhas de indução de um polo para outro polo do ímã. A tela do simulador proposto encontra-se ilustrada na Figura 20. Figura 20: Simulador - ímã de barra 3.2.2 Simulador: Eletroímã Com este simulador o aluno poderá constatar que um solenóide, assim como qualquer metal condutor percorrido por corrente elétrica, gera campo magnético. Poderá escolher o tipo de corrente a ser utilizada no circuito, se alternada ou continua. Observar que a agulha da bússola se orienta de acordo com as linhas de indução magnética gerada pela corrente elétrica no solenóide, no caso da corrente alternada, como o sentido dos elétrons ficam sempre se invertendo, consequentemente o campo fica mudando de sentido, e a agulha da bússola tende a acompanhar essa mudança. A tela do simulador comentado encontra-se ilustrada na Figura 21. 25 Figura 21: Simulador – eletroímã 3.2.3 Simuladores: Solenóide e Transformador Estes simuladores mostram que ações exercidas por campos magnéticos podem produzir corrente elétrica, ou seja, ambos os simuladores auxiliam na compreensão do fenômeno da indução eletromagnética. O aluno, através da manipulação dos simuladores, poderá descobrir que ao movimentar dentro, de um solenoide, um ímã ou um circuito fechado com corrente elétrica, ambos produzirão uma corrente elétrica no circuito do solenoide, que pode ser constado pela lâmpada que se acenderá em virtude da corrente elétrica produzida. Poderá ainda aumentar ou diminuir o número e área das espiras, o que resultará em uma voltagem maior. Estes simuladores também mostram que só é produzido corrente quando a fonte do campo magnético se movimenta em relação ao circuito. Os simuladores propostos apresentam suas telas ilustradas nas Figuras 22 e 23. Figura 22: Simulador - transformador Figura 23: Simulador – solenóide 3.2.4 Simulador: Gerador Este simulador em questão tem um caráter bastante lúdico, pois mostra a produção de corrente elétrica através da energia potencial da água. Com esta ferramenta, o aluno poderá, por exemplo, ter uma ideia de como ocorre a produção de energia elétrica em uma usina hidrelétrica. Ao ligar a torneira do sistema, o aluno observará que a força da água faz girar o ímã que está preso a uma roda d'água. Com isso, o campo magnético do ímã fica se movimentando em relação ao circuito do solenóide, e essa movimentação provoca uma corrente alternada que pode ser constada 26 pela lâmpada que se acende e pela movimentação da agulha da bússola, que se orienta de acordo com o campo magnético do ímã. O aluno poderá ver ainda a mudança no sentido de movimentação dos elétrons e a variação no sentido das linhas de indução do campo magnético. Na Figura 24, observa-se a imagem da tela do simulador proposto. Figura 24: Simulador – gerador 3.3 O Uso de Vídeos Como Forma de Contextualizar o Conteúdo de Eletromagnetismo Como forma de tornar o assunto mais instigante e contextualizado para o aluno, propõe- se aqui dois vídeos; o primeiro (http://www.youtube.com/watch?v=1NG12ey50eI), mostra um experimento sobre indução eletromagnética e o segundo (http://www.youtube.com/watch?v=ZhU 4Nm5XPRE), trata-se do documentário “Earth's Force Field” (O Campo Magnético da Terra), produzido pelo National Geographic em 2009. Ambos os vídeos se encontram disponíveis no You Tube. 3.3.1 Vídeo 1 - Lei de Faraday-Lenz Figura 25: Vídeo - Lei de Lenz e lei de Faraday 27 O vídeo ilustrado através da Figura 25, mostra de forma clara o efeito da indução eletromagnética através de um experimento. Este se constitui de ímã em barra que interage com um circuito fechado contendo uma bobina (solenoide) e um galvanômetro. Através das diferentes interações que são mostradas no vídeo entre os polos do ímã em barra e a bobina, o aluno poderá ter uma ótima compreensão da Lei de indução de Michael Faraday e da Lei de Lenz, que explica o sentido da corrente elétrica induzida. 3.3.2 Vídeo 2 - "O Campo Magnético da Terra"(Documentário) Figura 26: Documentário - O campo magnético da Terra Objetivando contextualizar o assunto de eletromagnetismo e atiçar a curiosidade do aluno, este documentário, ilustrado na Figura 26, trata do campo magnético da Terra, que é um dos fenômenos naturais mais poderosos e essenciais para que exista vida no planeta. O documentário faz um alerta sobre pesquisas que mostramque este campo está enfraquecendo, e com isso a vida no planeta tende a ficar ameaçada. O aluno poderá ouvir diversos especialistas na área discursando sobre o assunto, ao mesmo tempo em que verá imagens surpreendentes. O vídeo mostra que o campo magnético da Terra protege os seres vivos contra da radiação cósmica mortal, no entanto, segundo pesquisas, este escudo invisível está se enfraquecendo em uma região sobre o Atlântico Sul (próximo ao litoral brasileiro). Físicos, juntamente com especialistas de diferentes áreas como os geólogos, astrofísicos e geofísicos procuram através de experimentos e análise de amostras de rochas, por exemplo, explicar a origem do campo magnético terrestre e o porquê deste enfraquecimento. Enquanto que biólogos procuram provar que algumas espécies de animais usam o campo magnético da Terra para se orientarem, explicando assim o fato das aves migratórias percorrerem longas distâncias sem se perderem, viajando até mesmo com má visibilidade. 3.4 Fórum de Discussão e o Processo Interativo Os fóruns de discussões são recursos que têm a vantagem de possibilitar uma grande variedade de estratégias pedagógicas. Pode-se promover desde discussões simples até atividades em grupo. No entanto, o docente deverá manipular de forma correta essa mídia de maneira a ter êxito nos objetivos pretendidos. 28 Primeiramente, deve-se definir com antecedência o tema, as leituras que darão embasamento as discussões e o cronograma do fórum. Em seguida, apresentar previamente os critérios que serão utilizados, a fim de avaliar a participação dos alunos. Também deverá ser fornecido um planejamento que oriente a forma com que todos deverão realizar suas atividades e a maneira com que devem se comportar durante as discussões. Já com o intuito de estimular a participação, pode-se, por exemplo, lançar questões provocativas e abertas, que permitem uma fácil interpretação (SENASP, 2005). No assunto de eletromagnetismo, por exemplo, pode-se criar dois fóruns com os seguintes temas: Fórum 1: Os metais que são atraídos fortemente pelos ímãs recebem a denominação de ferromagnéticos; os materiais que são atraídos fracamente são chamados de paramagnéticos e os materiais levemente repelidos pelo ímã, são os diamagnéticos. Qual a razão de cada uma destas classes de matérias se comportarem dessa forma? Dê sua opinião e comente no mínimo as postagens de dois colegas; Fórum 2: O experimento de Oersted mostra que uma corrente elétrica cria um campo magnético no espaço em tordo dela. Faraday, com seu experimento, realizou o processo inverso, ou seja, conseguiu produzir correntes elétrica por meio das ações exercidas por campos magnéticos, fenômeno este conhecido como indução eletromagnética. Lenz também contribuiu para a compreensão do fenômeno da indução eletromagnética: a lei de Lenz ajuda a determinar o sentido da corrente elétrica induzida. Com base nos experimentos supracitados e na Lei de Lenz, elabore uma pergunta relacionada a cada um destes temas e responda a no mínimo três postagens realizadas pelos demais colegas. O objetivo dos temas acima é promover a interatividade, colocando ao alcance do aluno diferentes pontes de vista. Além desses fóruns o docente poderá criar fóruns de dúvidas relacionados ao conteúdo trabalhado, ou seja, criar um espaço onde o aluno possa deixar sua dúvida relacionado a compreensão de fórmulas, fenômenos, leis e conceitos estudados em eletromagnetismo. 3.5 Chats - Comunição Imediata Uma importante função do chat ocorre quanto à possibilidade de trocar ideias e sanar dúvidas imediatas. Com essa ferramenta, o professor consegue construir um diagnóstico das dificuldades encontradas pelo aluno referente ao assunto estudado. Seu planejamento pode ser feito de modo similar ao utilizado em fóruns. No entanto, o docente deve antes se preparar para o assunto, elaborando resumos e respostas para dúvidas que de certo surgirão (SENASP, 2005). A seguir são apresentados, como exemplo, alguns temas que podem ser trabalhados de modo a estimular as discussões sobre o eletromagnetismo: Chat 1: Com base no documentário "O Campo Magnético da Terra", cada aluno deve tecer um comentário a respeito de um dos momentos do vídeo, que mais lhe chamou a atenção, expondo o motivo da escolha. As dúvidas poderão ser tiradas com colegas e professor; Chat 2: As usinas geradoras de energia elétrica utilizam o principio da indução eletromagnética. No entanto, existem diferentes formas de produção de energia elétrica através desse fenômeno, como o que acontece nas usinas termelétricas, hidrelétricas, nucleares, etc. As discussões aqui acontecerão a cerca dos pontos positivos e negativos da implantação de cada uma dessas usinas. Para isso, escolha um dos tipos de usinas geradoras de energia elétrica e comente suas vantagens e desvantagens. 29 Através dos chats sugeridos é possível aproveitar a oportunidade para contextualizar o assunto de eletromagnetismo levando o aluno a compreender a importância desse fenômeno no cotidiano. 4 Conclusões Este trabalho surgiu da necessidade de proporcionar um ensino de Física mais instigante para o aluno, em cursos na modalidade a distância. Para esse fim, como pode ser observado, foram propostas maneiras de como professores e/ou tutores podem estar construindo ambientes virtuais de aprendizado mais interativos, e que garantam que o discente aprenda de forma participativa, ou seja, que o aluno possa ser um agente ativo no processo de ensino aprendizagem. Procurou-se, dessa forma, evoluir de uma educação tradicional, baseada apenas na transferência de conhecimento, onde o professor procura impor um conteúdo já pronto, que não estimula o engajamento intelectual do aluno, para um modelo construtivista, no qual procura-se estimular no discente a reflexão e o pensamento crítico sobre o conteúdo a ser trabalhado. Na presente estrutura educacional, observa-se o papel cada vez mais importante da educação a distância, que possui uma função também social ao contribuir para uma maior democratização da educação principalmente nos cursos de graduação que possibilitam o acesso de indivíduos que dificilmente conseguiriam frequentar um curso presencial dado as características deste modelo de ensino. No Brasil, por exemplo, devido as suas dimensões territoriais, a EAD tende a ter um papel cada vez mais relevante, ao levar educação as localidades mais remotas no país. Nesta era de modernidade, as novas tecnologias educacionais, tais como fóruns, chats, blogs, simuladores, vídeos, jogos, imagens, entre outras, vem a facilitar notoriamente a veiculação de informações, contribuindo para que a EAD se consolide no paradigma emergente da sociedade. Dessa forma, pensando-se em um modelo de educação influenciado por este novo ambiente tecnológico, foram demonstrados alguns exemplos de como se trabalhar as ferramentas fóruns, chats, simuladores e vídeos no ensino de Física em conteúdos de Eletromagnetismo. A disciplina de Física foi escolhida, dentre outros fatores, mediante as dificuldades encontradas em se ministrar aulas práticas, e em virtude principalmente da carência de laboratórios operantes nas diversas instituições de ensino. A falta destas aulas acabam prejudicando os alunos na compreensão dos conteúdos trabalhados, pois é por meio principalmente da observação de experimentos que o aluno consegue ter uma melhor compreensão dos fenômenos e conceitos físicos. A Física, por se tratar de uma área das ciências alicerçada na experimentação, requer tanto de aulas teóricas como também de aulas práticas. Através do conteúdo de eletromagnetismo exposto, no Capítulo 3, foi possível
Compartilhar