Energia - uma propriedade dos sistemas

Romero Tavares da Silva

Departamento de Física - Universidade Federal da Paraíba

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Animação interativa

Mapa conceitual sobre esse objeto de aprendizagem

Guia do professor

Conceituando Energia:

Energia - Uma breve discussão

Mapa conceitual sobre Energia

Energia elétrica

Desafios - Questões sobre Energia

Artigos:

Aprendizagem significativa

Organizador prévio e animação interativa

Animações interativas e mapas conceituais

Aprendizagem significativa e o ensino de ciências

Concept map and interactive animation

Créditos:

Equipe de Desenvolvimento

 

Guia do Professor

 
I - Introdução VII - Durante a atividade
   
II - Objetivos VIII - Avaliação
   
III - Pré-requisitos IX - Atividades complementares
   
IV - Tempo previsto X - Fundamentação teórica
   
V - Na sala de informática XI - Sugestões de leitura
   
VI - Na sala de aula  
   
   

I – Introdução

A intenção deste objeto de aprendizagem é facilitar a tarefa do professor no seu mister de lecionar Física, que é uma ciência que lida essencialmente com conceitos. Esse objeto se coloca como um material educacional potencialmente significativo, na medida que pretende facilitar a aprendizagem significativa (ou aprendizagem de significados) de seus usuários. Ele se coloca como uma etapa prévia da aula do professor, na medida que instiga os alunos a formarem seus conceitos sobre o tema considerado, proporcionando ao professor um clima mais atento e receptivo ao assunto que ele irá explorar e aprofundar.

De maneira geral as pessoas adquirem ao longo da vida a sua maneira peculiar de lidar com um conteúdo novo a ser aprendido, e cada ser humano tem o seu estilo pessoal de aprender. Existe disponível um questionário que pode auxiliar o professor a conhecer melhor os seus alunos. Este instrumento pretende analisar e quantificar estratégias de aprendizagem utilizadas por estudantes de diversas áreas do conhecimento e em diferentes estágios de seus cursos. Também existe disponível uma planilha Excel para analisar os   resultados sobre as estratégias de aprendizagem mencionadas.

 

 II – Objetivos

Na animação interativa deste objeto de aprendizagem apresentamos o movimento de uma garota inicialmente ao longo de uma rampa curva, na forma de um tobogã, e posteriormente ao longo de um plano horizontal. Esse movimento acontece de tal modo a propiciar uma variação das energia cinética e potencial ao longo da rampa, onde consideramos o coeficiente de atrito cinético nulo entre a rampa e a garota, e essa situação se configura como um sistema conservativo. No plano horizontal deixamos em aberto e sob o controle do usuário a inserção de atrito na superfície plana, e a variação da intensidade desse atrito entre a garota e a superfície, e na existência de atrito essa situação se configura como um sistema dissipativo. Esse sistema dissipativo dá ensejo a discussões sobre  a degradação da energia, sobre possíveis transformações irreversíveis de energia. Desse modo abrimos a possibilidade da existência de modelos físicos com dissipação, de modo a facilitar ao estudante a construção de conceitos relacionados a sistemas abertos e com perdas de energia para o ambiente.

De maneira mais específica, os objetivos deste objeto de aprendizagem são:

- Possibilitar a construção de conceitos tais como energia cinética (energia associada ao movimento dos componentes de um sistema de partículas), energia potencial (energia associada à posição relativa dos componentes de um sistema), sistemas conservativos e não conservativos, transformações irreversíveis (onde pode-se aproveitar e introduzir o conceito de entropia).

- Facilitar a construção de conceitos científicos tendo em relevo as idéias prévias dos estudantes fundadas no senso comum e/ou experiências do cotidiano. Considerando a presença do atrito, facilitar a compreensão que de a energia em processos naturais sempre se transforma de uma forma de maior utilidade para outra de menor utilidade.

 

 III. Pré-requisitos

- Esse objeto é destinado ao uso por alunos de Ensino Médio. Os fenômenos são modelados através das animações interativas que simulam um acontecimento da vida real, através de equações aceitas pela comunidade científica, mas essas equações matemáticas não aparecem explicitamente. Desse modo é necessário que o aluno tenha uma conceituação intuitiva de energia cinética e energia potencial gravitacional.

 

 IV – Tempo previsto

- Indica-se que seja usada uma hora de aula expositiva, onde os alunos teriam um primeiro contato com essa ferramenta cognitiva, mas sugere-se que eles sejam deixados livres para fazer as modificações que desejarem nos parâmetros das animações interativas, por um tempo que desejarem.

 

V - Na sala de informática

Como a intenção deste objeto é ajudar aos alunos a construírem seus conceitos (ou significados), eles podem ter o primeiro contato com esse conteúdo diretamente através deste objeto de aprendizagem. Dependendo das condições e disponibilidades da escola onde estiver acontecendo a aula, podemos usar mais de um aluno por computador, não existindo nenhuma regra fixa que estabeleça um número máximo de alunos nessa situação.

Os alunos devem ser deixados à vontade para explorar o objeto de aprendizagem, e o professor deve estar nas proximidades para auxiliar aqueles que tiverem alguma dificuldade de navegar sem a sua ajuda.

Este objeto de aprendizagem foi construído para ajudar a compreensão do conteúdo analisado, seja na modalidade de educação presencial ou a distância. Em aprendizagem a distância o aluno mantém contato com o seu professor e colegas através de meios de comunicação diversos. E desse modo existe essa mediação seja no contato individual com o professor ou no trabalho colaborativo com os seus colegas. Esse objeto pretende aproximar o aluno dos conceitos do tema considerado, na medida que os expões de diversas maneiras interligadas: mapas, animações e textos. Ao aproximar o aluno da ferramenta pedagógica, pretendemos aumentar a sua sensação de contigüidade com o conteúdo e o suporte institucional, ou seja diminuir a distância transacional.

 

VI - Na sala de aula

Indicamos que o professor aproveite o clima se sinergia criado pela utilização do objeto de aprendizagem e tente na aula posterior desenvolver nos seus alunos habilidade relacionadas com a resolução de problemas sobre o conteúdo em questão. Apresentamos também "Notas de Aula" de um curso mais avançado sobre o tema, para dar suporte teórico ao professor.

 

VII - Durante a atividade

Indicamos que sejam exploradas, através de discussões com os alunos, situações suscitadas tanto pela animação interativa quanto pelo mapa conceitual. temas tais como a função do atrito (prós e contras) em nosso cotidiano,  e a degradação da energia para formas (de energia) de pouca utilidade pelo homem.

 

 VIII - Avaliação

 Como já foi mencionado, a intenção deste objeto de aprendizagem é facilitar a aprendizagem de significados sobre o tema, num primeiro momento. Na medida que os alunos tiverem construído o seu conhecimento conceitual, eles poderão ser avaliados através de um instrumento que considere esse tipo de modificação na estrutura cognitiva. Desse modo indicamos que nos exames constem apenas questões conceituais, e apresentamos um elenco de perguntas nesse estilo, chamadas desafios. Depois da aula com o objeto de aprendizagem, se na aula seguinte o professor tiver exercitado com seus alunos atividades relacionada com a resolução de problemas, indicamos uma avaliação que contemple os enfoques de aprendizagem conceitual e resolução de problemas.

Por outro lado, o professor pode usar a construção de mapa conceitual como forma de avaliar a compreensão dos alunos sobre o tema desse objeto de aprendizagem. Ele pode optar por usar o mapa como uma pré avaliação e uma pós avaliação; ou apenas uma pós avaliação. Se escolher fazer as duas avaliações ele terá um painel mais rico sobre a variação da estrutura cognitiva do aluno diante da intervenção desse objeto de aprendizagem.

 

IX - Atividades complementares

Construção em sala de aula de outros mapas conceituais sobre temas correlatos, surgidos em uma enquete entre os alunos, e numa etapa posterior a construção individual de mapas conceituais por parte dos alunos. No item seguinte (Fundamentação teórica) pode ser encontradas indicações de como construir mapas conceituais, e uma extensa bibliografia sobre o assunto.

 

 X – Fundamentação teórica

Este objeto de aprendizagem fundamenta-se na teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel, e faz uso integrado da animação interativa, do mapa conceitual e de hipertexto conceitual. No sentido de aprofundar um pouco essas questões apresentamos em anexo os textos:

- “Aprendizagem significativa” publicado na Revista Conceitos - ADUFPB – No 10 – 2004

- “Animações interativas e mapas conceituais” apresentado no XVI Simpósio Nacional de Ensino de Física - Rio de Janeiro – 2005

- "Organizador prévio e animação interativa" apresentado no IV International meeting on meaningful learning - Maragogi - 2003.

- "Aprendizagem significativa e o ensino de ciências"

- "Concept map and interactive animation" aceito para apresentação no First International Conference on Concept Mapping - Pamplona - Spain - 2004

 Nestes artigos pode ser encontrada uma bibliografia adequada para as pessoas interessadas em aprofundar seus conhecimentos sobre a Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel e os Mapas Conceituais de Joseph Novak.

 

XI - Sugestões de Leitura

Existem diversos livros que lançam um olhar mais atento para os conceitos de Física, além de vários livros textos que enfatizam a aprendizagem de conceitos.  Podemos sugerir os seguintes livros editados em português:

- Diversos (2001) Os porquês dos quês Gradiva - Lisboa

- Fiolhais, C (1999) Física divertida Gradiva - Lisboa

- Gonick, L; Huffman, A (1999) Introdução ilustrada à Física Editora Harbra - São Paulo

- Hamburger, EW; Mattos, CR; Simonetti, R; Gaspar, A; Ferreira, NC (2000) Física - 20 grau - Vols 1 e 2 - Telecurso 2000 Editora Globo - São Paulo

- Menezes, LC; Hosoume, Y (Coords) (1998) Leituras de Física - GREF - Vols 1, 2 e 3 EDUSP - São Paulo

- Perelman, J (1970) Aprenda Física Brincando Hemus Editora - São Paulo

- Rutherford, FJ; Ahlgren, A (1995) Ciência para todos Gradiva - Lisboa

- Walker, J (1990) O grande circo da Física Gradiva - Lisboa

- Zanetic, J; Menezes, LC; Hosoume, Y (Coords) (2001) Física - GREF - Vols 1, 2 e 3 EDUSP - São Paulo