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Física ondulatória

Sugestões de uso

 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.

Existe disponível um teste conceitual sobre ondas que tem um duplo viés, por um lado pode ser usado como uma avaliação da aprendizagem dos alunos quando do uso deste objeto de aprendizagem. E por outro lado ele pode ser aplicado antes que os alunos tenham contato com o objeto de aprendizagem, para avaliar o conhecimento prévio dos alunos sobre o tema considerado. Nesse caso teríamos um pré-teste, e depois da utilização do objeto de aprendizagem faríamos a novamente aplicação do teste. Na segunda aplicação ele seria um pós-teste, e possibilitaria uma avaliação das mudanças que tenham acontecido na estrutura cognitiva dos alunos. Para a análise dos resultados dos alunos, existe disponível uma Planilha Excel para avaliar os resultados do teste conceitual sobre Física ondulatória .

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 questionário 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 Planilha Excel para analisar os resultados do teste sobre estratégias de aprendizagem .

O objeto de aprendizagem “Movimentos periódicos” consta de duas animações interativas: Ondas e Movimento Harmônico Simples. No primeiro caso apresentamos dois tipos de ondas mecânicas: ondas longitudinais e ondas transversais. Usamos a propagação de ondas sonoras em um tubo reto como exemplo de ondas longitudinais, e mostramos a propagação de ondas em uma corda horizontal esticada como exemplo de ondas transversais.

Apresentamos um sistema massa-mola (ou oscilador harmônico) como exemplo do movimento harmônico simples, onde abrimos a possibilidade da existência de modelos com dissipação, de modo a facilitar ao estudante a construção de conceitos relacionados a sistemas abertos e com perdas de energia para o ambiente.

 II – Objetivos

Como o conteúdo relacionado a esse objeto de aprendizagem envolve a equações diferenciais tais como a equação de propagação de uma onda e a equação do oscilador harmônico, não se pretende que o aluno adquira esses conhecimentos, mas que tenha uma percepção qualitativa dos fenômenos analisados. No entanto, incluiremos neste guia do professor as soluções das as equações mencionadas.

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

- Possibilitar a construção de conceitos tais como freqüência, período, amplitude de oscilação, velocidade de propagação, comprimento de onda e demais parâmetros relacionados ao movimento periódico.

- Facilitar a construção de conceitos científicos tendo em relevo as idéias prévias dos estudantes fundadas no senso comum e/ou experiências do cotidiano. Uma onda transversal é de fácil percepção conceitual, principalmente quando utiliza corda fixas, que remete a jogos infantis. Considerando a propagação de uma onda em uma corda apresentamos paralelamente uma onda em um tubo, e ambas as ondas têm os mesmos parâmetros, facilitando o paralelismo mencionado.

- Enfatizar as propriedades das ondas em geral. Por exemplo: mostrar que uma onda é um transporte de energia sem que aconteça transporte de matéria; que existe uma relação entre a velocidade de propagação, comprimento de onda e freqüência.

- Facilitar a compreensão que os sistemas em equilíbrio estável, quando ligeiramente perturbados, passam a executar pequenas oscilações que regra geral são um exemplo de movimento harmônico simples. Como existe um número muito grande de situações como essa, se reveste de grande importância a utilização do oscilador harmônico para a construção de modelos científicos em Física.

 III. Pré-requisito

- Esse objeto é destinado ao uso por alunos de Ensino Médio. Como não usamos o formalismo matemático e os fenômenos são modelados através das animações interativas, não existe um pré-requisito para utilização deste objeto de aprendizagem.

 IV – Tempo previsto

- Uma hora de aula expositiva, mas sugere-se que os alunos sejam deixados à vontade para fazer as modificações que desejarem nos parâmetros das animações interativas.

 V - Condições de uso

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 - 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

 

 VII – Fundamentação pedagógica

- 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” aceito para ser apresentado no XVI Simpósio Nacional de Ensino de Física – 2005

 Nestes artigos pode ser encontrada uma bibliografia adequada para as pessoas interessadas em aprofundar seus conhecimentos sobre a Teoria da aprendizagem significativa de Ausubel e os mapas conceituais de Joseph Novak.