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Este trabalho apresenta uma estratégia metodológica do processo de ensino e aprendizagem da física, com foco no ensino da corrente elétrica em regime estacionário, baseado em simulações computacionais, a ser aplicado no Liceu nº 5186 da Ganda - Filial Cubal. O objetivo é melhorar o processo de ensino e aprendizagem da física na 10ª classe, utilizando simulações computacionais para o ensino da corrente elétrica em regime estacionário, visando uma aprendizagem eficaz, com base nas teorias de aprendizagem de Vygotsky (1988) e Ausubel (1982).
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
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AUTOR : Ernesto Basílio Kangungu
TUTOR : Sandjinga Sitonga de Almeida, MSc
Trabalho de fim de curso para obtenção do grau de Licenciado em Ensino da Física.
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Dedicatórias
Dedico este trabalho à minha família, especialmente, aos meus pais Fernando Joaquim Kangungu e Margarida Natula e aos meus irmãos que, com os seus estímulos, conselhos, sugestões e saberes, sempre me deram forças, me incentivaram e apoiaram durante a minha vida académica.
O Autor
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Resumo
Neste trabalho apresenta-se uma estratégia metodológica do Processo de Ensino e Aprendizagem da Física, mais especificamente o de ensino da Corrente Eléctrica em regime estacionário, baseado nas simulações computacionais, a aplicar no Liceu nº 5186 da Ganda – filial Cubal. A realidade da escola em referência revela um diagnóstico preliminar que se denota com a falta de condições laboratoriais para a melhor aprendizagem da Física. Os alunos estudam esta Ciência com base na teoria e resolução de exercícios, o que não deixa de ser um ensino tradicional. O autor deste trabalho na sua pesquisa, pensou em resolver a questão preocupante dando uma nova visão no processo em estudo com a elaboração uma estratégia metodológica de aprendizagem da corrente eléctrica, em regime estacionário, baseada no uso de simulações computacionais, no curso de Ciências Físicas e Biológicas, na 10ª classe do Liceu nº 5186 da Ganda – filial Cubal.
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CAPÍTULO II: Estratégia Metodológica baseada no uso de simulações computacionais para melhorar o Processo de Ensino e Aprendizagem da Corrente Eléctrica em regime estacionário, na 10ª classe do Liceu nº 5186 da Ganda-filial Cubal. ............................................................................................ 10
2.1 Estratégia metodológica proposta no trabalho ........................................... 36
2.1.1 Simulação computacional no ensino da corrente eléctrica ...................... 37
2.1.3 Exemplos práticos de simulações da estratégia proposta ....................... 39
Exemplo 1: Movimento dos electrões num condutor metálico.......................... 39
Exemplo 2: Lei de Ohm para uma porção de circuito. ...................................... 40
Exemplo 3: Resistência eléctrica de um condutor metálico.............................. 42
Exemplo 4: Medição da tensão e da intensidade da corrente eléctricas. ......... 43
Conclusão do II capítulo ................................................................................... 45
Conclusões gerais e recomendações .............................................................. 47
Bibliografia........................................................................................................ 49
Anexos ............................................................................................................. 47
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Para Ferreira (2007), a eficácia do ensino e aprendizagem é medida pela quantidade e qualidade dos conhecimentos transmitidos e adquiridos. Neste caso, ser professor não pode se limitar apenas a transmitir o saber, é também facilitar e orientar a aprendizagem, despertando o interesse e apoiar os alunos na interacção entre os problemas, os conhecimentos e as experiências.
Segundo Lunardi (2014), estudos têm mostrado que o ensino da Física praticado nas escolas está muito aquém das expectativas dos estudantes e muitas vezes dos próprios professores.
Conforme aponta Bonadiman (2006) citado Lunardi (2014) , de um modo geral, nas escolas de nível médio, se aprende pouco da Física e, o que é pior, aprende-se a não gostar dela.
Em sala de aula é comum deparar-se com alunos com dificuldades de aprendizado, principalmente em disciplinas como a Física. Muitas vezes estas dificuldades se dão pela utilização de métodos de ensino inadequados para a realidade dos estudantes do século XXI.
A Física é considerada por muitos alunos como uma disciplina de difícil compreensão, por isso os estudantes logo perdem o interesse e desistem de estudá-la. Um dos motivos para este desinteresse pode ser o facto de, a escola manter-se alheia aos avanços tecnológicos que a sociedade tem passado nas últimas décadas e a utilização de métodos de ensino inadequados para a realidade dos estudantes.
Mesmo com a evolução dos meios de comunicação e a popularização do computador e das multimédias, a maior parte dos professores continua a leccionar apenas com quadro e giz, como era há 50 anos.
Libâneo (1994) citado por Ferreira (2007), fala sobre a importância do professor no processo de aprendizagem da Física. Segundo este autor a responsabilidade do professor é preparar os alunos para se tornarem cidadãos activos e participantes na família, no trabalho, nas associações de classe, na vida cultural e política.
Segundo Varela (2013), de acordo com o paradigma pedagógico construtivista, o professor é um mediador no processo de ensino e aprendizagem. Compete‐ lhe programar, orientar, organizar, proporcionar recursos, e animar as
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diferentes actividades prosseguidas pelos alunos; não é um mero instrutor, nem um simples avaliador. Ele ajuda o aluno a relacionar os novos conhecimentos com os anteriores, deixando que ele controle todo o processo.
O uso do laboratório na disciplina de Física facilita a aprendizagem e torna o ensino mais eficiente, pois associa o conteúdo ministrado ao quotidiano, através de actividades experimentais essenciais.
Mas dentro da realidade, nem todas as escolas do ensino médio, em que se ministra a disciplina de Física possuem laboratórios para realizar experiências dos fenómenos físicos. A exemplo disto, está o Liceu nº 5186 da Ganda-Filial Cubal onde a actividade do professor ainda revela-se na forma tradicional de transmissão de conhecimentos.
Em geral, os livros didácticos de Física adoptados pelos professores e pelas escolas apresentam o ensino da corrente eléctrica associados a experimentos e muito raramente explanam sobre o uso de simuladores computacionais.
É relevante falar que os experimentos demandam tempo, dinheiro, habilidade do professor com o manuseio de ferramentas e conhecimento dos riscos inerentes aos experimentos relacionados a electricidade.
Santos e Oliveira (2012) diz, com relação aos ambientes virtuais “existe uma aceitação quase universal do enunciado de que o conhecimento é libertador das potencialidades das pessoas. Está-se referindo ao conhecimento que promove a articulação entre o ser humano e o seu ambiente, entre ele e seus semelhantes e consigo próprio.”
O conhecimento que promove a autonomia conecta este ser humano com o seu meio cultural no que diz respeito a crenças, valores, sentimentos, atitudes, etc. E na medida que o indivíduo é autónomo, a partir da sua estrutura de conhecimentos, ele é capaz de captar e apreender outras circunstâncias de conhecimentos assemelhados e de se apropriar da informação, transformando- a em conhecimento.
De acordo com Branger, Borghezan, Fáverio, Alexandrini, Alexandrini (2016), a tecnologia facilita muito o quotidiano do ser humano porque deixou de ser apenas uma ferramenta de trabalho, tornou-se item obrigatório no dia-a-dia. Este avanço contribuiu também para a educação, provocando muitas
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indicam que seu uso combinado à actividade experimental pode tornar mais eficiente o processo de aprendizagem dos alunos.
Se o computador não se tornar de facto uma ferramenta para o professor do século XXI, estar-se-á a prolongar cada vez mais o ensino tradicional e permitir que alunos deixem de desenvolver as suas capacidades cognitivas.
O uso de simuladores computacionais apresenta algumas vantagens, como interactividade e participação mais efectiva dos alunos, baixo custo, pouco tempo de duração e os alunos podem trabalhar um experimento com muitas variáveis.
A base da aprendizagem está na percepção sensorial dos factos, exemplos ou experiências que se dão de forma regular no contexto e meio ambiente em que vive o aprendiz, por exemplo, na sala de aulas, no laboratório mediante uma experiência que seja real ou simulada virtualmente.
Do diagnóstico inicial feito ao PEA da corrente eléctrica em regime estacionário, no Liceu nº 5186 da Ganda-filial Cubal, constatou-se que os alunos usam a corrente eléctrica no seu dia-a-dia, consideram importante aprender sobre o assunto, mas têm uma noção superficial sobre a corrente eléctrica em regime estacionário, pelo facto de os professores ensinarem o assunto de forma meramente teórica. Neste caso, é uma novidade falar-se da mesma temática usando simulações computacionais, uma vez que estas simulações ampliam a compreensão deste fenómeno que envolve partículas subatómicas.
Na referida escola, colheu-se, como resultado de que a maioria dos professores possui boas informações sobre a corrente eléctrica em regime estacionário, mas não realizam experimentos por falta de condições laboratoriais nem usam as simulações computacionais para ensinar o conceito. Em função das inúmeras vantagens que as simulações computacionais proporcionam, seria um dos métodos que pode auxiliar o PEA do conceito.
Devido às dificuldades dos alunos do Liceu nº 5186 em estudar os conteúdos referentes a corrente eléctrica em regime estacionário de forma abstracta, o autor do presente trabalho propõe como estratégia que se use simulações computacionais como ferramenta para auxiliar a transmissão de conhecimentos
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da Física, mais especificamente para ensinar Corrente Eléctrica em Regime Estacionário.
Eis a razão que motivou o autor do presente trabalho a levantar o seguinte problema de Investigação:
Problema científico de investigação : Como melhorar o Processo de Ensino e Aprendizagem da corrente eléctrica em regime estacionário na 10ª classe do Liceu nº 5186 da Ganda-filial Cubal no curso de Ciências Físicas e Biológicas?
Objecto de investigação : Processo de Ensino e Aprendizagem da Física na 10ª Classe.
Objectivo da investigação : Elaborar uma Estratégia Metodológica baseada no uso de simulações computacionais, para melhorar o Processo de Ensino e Aprendizagem da Corrente Eléctrica, em regime estacionário, na 10ª classe do Liceu nº 5186 da Ganda-filial Cubal, no curso de Ciências Físicas e Biológicas.
Ideia a defender : Uma Estratégia Metodológica baseada no uso de simulações computacionais pode contribuir para melhorar o Processo de Ensino e Aprendizagem da Corrente Eléctrica, em regime estacionário, na 10ª classe do Liceu nº 5186 da Ganda-filial Cubal no curso de Ciências Físicas e Biológicas.
Campo de acção: O uso de simulações computacionais no Processo de Ensino e Aprendizagem da Física.
Tarefas da investigação :
População : Foi tomada como população 168 estudantes e 3 professores de Física da 10ª classe do Liceu nº 5186 da Ganda-filial Cubal no curso de Ciências Físicas e Biológicas.
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Recomendações
Bibliografia
Anexos
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1.1 Breve abordagem sobre as teorias da aprendizagem É comum o uso do termo “Teorias da Aprendizagem”, quando se deseja estudar as várias ideias que surgiram para explicar e melhorar o Processo de Ensino e Aprendizagem.
Nesta Estratégia, visa-se obter uma aprendizagem eficaz, na qual os conhecimentos serão incorporados na estrutura cognitiva dos alunos. Por isso, impõe-se seguir algumas concepções pedagógicas baseadas nas teorias de aprendizagens de Ausubel (1982) e Vygotsky (1989).
1.1.1 Aprendizagem significativa de Ausubel A teoria de Ausubel salienta a aprendizagem cognitiva, aquela que resulta do armazenamento organizado de informações na mente do aluno, e este complexo organizado é conhecido como estrutura cognitiva.
A estrutura cognitiva para Ausubel, significa o conjunto total de ideias que um indivíduo possui sobre uma determinada área do conhecimento, e é nesta estrutura que ocorre os processos de organização e inclusão de novos conhecimentos.
Para Ausubel (1980), a aprendizagem significa organização e integração do material ensinado na estrutura cognitiva; para ele, o que mais influencia a aprendizagem é aquilo que o aluno já sabe e cabe ao professor identificar isso e ensinar de acordo.
O conceito central da teoria de Ausubel é o de “Aprendizagem Significativa”. Segundo Ausubel, “a aprendizagem significativa é um processo por meio do qual uma nova informação se relaciona, de maneira substantiva e não- arbitrária, com um aspecto relevante da estrutura cognitiva do indivíduo. Isto é, neste processo a nova informação interage com uma estrutura do conhecimento específico, a qual se chama subsunçor, existente na estrutura cognitiva de quem aprende” (Morreira, 1999).
De acordo com Morreira (1999), a teoria de Ausubel, de maneira ainda mais específica, poder-se-ia dizer que centraliza a aprendizagem verbal significativa receptiva. A linguagem torna claro os significados, fazendo com que sejam mais precisos e transferíveis. Receptiva, porque embora sem negar o valor da descoberta, Ausubel argumenta que a aprendizagem significativa receptiva é o
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mecanismo humano, por excelência, para adquirir e armazenar a vasta quantidade de ideias e informações de qualquer campo de conhecimentos.
A aprendizagem é muito mais significativa à medida que o novo conteúdo é absorvido pelas estruturas de conhecimento de um aluno e toma significado para ele, a partir da relação com o seu conhecimento preliminar. Ao contrário, ela torna-se mecânica ou repetitiva, uma vez que se produziu menos essa absorção e atribuição de significado, e o novo conteúdo passa a ser armazenado isoladamente ou por meio de associações arbitrárias na estrutura cognitiva.
Por isso, Ausubel propõe distinguir dois eixos ou classes diferentes de aprendizagem: Aprendizagem significativa; Aprendizagem mecânica.
O primeiro tipo de aprendizagem é o ponto principal, relativo a maneira de organizar o processo de aprendizagem e a estrutura cognitiva em volta da dimensão da aprendizagem por descobertas.
No ensino por descoberta o papel do professor é reduzido, competindo ao aluno a responsabilidade pela sua própria aprendizagem, planificando e desenvolvendo actividades, com ajuda do professor, construindo desta forma o seu conhecimento através dos seus êxitos e fracassos. Esta dimensão refere- se à maneira como o aluno recebe os conteúdos de modo não completamente acabado e este deve defini-los ou descobri-los antes de assimilá-los.
Quando o conteúdo escolar (novas informações) a ser aprendido não consegue relacionar-se com algo já conhecido (conceitos relevantes existentes na estrutura cognitiva), ocorre a aprendizagem mecânica, pois, o conhecimento adquirido fica distribuído arbitrariamente na estrutura cognitiva sem ligar-se a conceitos subsunçores específicos.
Portanto, quanto mais se relaciona o novo conteúdo de maneira substancial e não-arbitrária com alguns aspectos prévios da estrutura cognitiva e a que são relevantes, mais próximo se está da aprendizagem significativa. Por outro lado, quanto menos se estabelece este tipo de relação, mais próximo se está da aprendizagem mecânica ou repetitiva.
