Animação interativa

Animação interativa

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XI Encontro de Pesquisa em Ensino de Física – Curitiba – 2008 1

Anelise Fernandes Borcelli1, Sayonara Salvador Cabral da Costa2

1Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul/Faculdade de Física, ane.fisica@gmail.com 2Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul/Faculdade de Física, sayonara@pucrs.br

Resumo

Neste trabalho propõe-se uma metodologia para implementar o uso do objeto de aprendizagem, denominado Um Banho de Efeito Joule, com foco na teoria da aprendizagem significativa de Ausubel. Ao mesmo tempo, investiga-se a eficácia de uso deste recurso pedagógico para introduzir conceitos de eletricidade e calorimetria a duas turmas de oitava série do Ensino Fundamental de uma Escola particular de Porto Alegre, para oportunizar uma aprendizagem de conceitos físicos relacionados com a realidade cotidiana deles. O método desenvolvido envolveu três encontros, com cada turma, nos quais foram utilizados instrumentos para analisar o processo de aprendizagem. No primeiro encontro, os alunos responderam um instrumento de sondagem, no qual foram identificados os interesses dos alunos, suas concepções sobre a Física, e os seus conhecimentos prévios sobre o funcionamento do chuveiro elétrico. No segundo encontro, a metodologia foi desenvolvida com a aplicação do objeto de aprendizagem e coletados dados sobre a interação dos alunos com esse objeto. No terceiro encontro, os alunos responderam um instrumento de avaliação elaborado com a finalidade de identificar como os conceitos teriam sido aprendidos e a opinião deles sobre o recurso pedagógico utilizado. Os resultados obtidos sugerem que o uso de computadores como um recurso auxiliar no ensino de Física é uma alternativa válida que aproxima a Escola da realidade social e cultural do aluno, facilitando a aprendizagem de conceitos em

Física.

Palavras-chave: Objeto de Aprendizagem. Animação Interativa. Aprendizagem Significativa. Chuveiro Elétrico.

Abstract

In this work, a methodology focused on the significant learning theory of

Ausubel was proposed in order to implement the use of a learning object named A Joule Effect Bath. At the same time, it was investigated the effectiveness of the use of this pedagogical resource to introduce electricity and calorimetry concepts to two eighth grade groups of the Elementary School in a private School in Porto Alegre, in order to offer them an opportunity to learn physical concepts related to their daily reality. The proposed method was developed in three meetings for each group, when instruments to evaluate the learning process were applied. On the first meeting, the students answered a sounding instrument, in which their interests, their concepts

XI Encontro de Pesquisa em Ensino de Física – Curitiba – 2008 2 about Physics, and their previous knowledge about how an electrical shower works could be identified. On the second meeting, the proposed methodology was applied and data regarding the interaction of the students with the learning object were collected. On the third meeting, the students answered an evaluation test prepared in order to identify as the concepts would have been learned by their, as well as their opinion about the pedagogical resource that was used. The obtained results suggest that the use of computers as an auxiliary resource in teaching Physics is a valid alternative that brings the school closer to the social and cultural reality of the students, facilitating their learning of concepts in Physics.

Keywords: Learning Object. Interactive Animation. Significative Learning. Electric Shower.

Introdução

A possibilidade de utilização de computadores na educação é muito rica, visto que existem inúmeros recursos disponíveis capazes de promover uma aprendizagem significativa de conceitos, conforme proposto por Ausubel (1980) na sua teoria da aprendizagem significativa. Dentre estes recursos, destacam-se os objetos de aprendizagem digitais que podem integrar animações interativas, textos explicativos, e questões objetivas em um único material.

A animação interativa pode ser definida como um filme de computação gráfica que utiliza modelos matemáticos para simular um evento específico, permitindo ao usuário interagir, através da manipulação de variáveis que alteram o resultado final da simulação, possibilitando a visualização de situações que dificilmente seriam acessíveis em laboratórios didáticos. O uso de animações interativas como recurso pedagógico para o ensino de Física vem sendo discutido pelos educadores desta área (MONTEIRO; CRUZ; ANDRADE; GOUVEIA; TAVARES; ANJOS, 2006; NOGUEIRA; RINALDI; FERREIRA; PAULO, 2000;

TAVARES, 2006), acompanhando estudos promovidos pelos especialistas em informática (MIRANDA; COSTA, 2004; SIMPÓSIO BRASILEIRO DE INFORMÁTICA NA EDUCAÇÃO, 2006), principalmente no meio acadêmico, quanto à eficácia deste recurso no processo de aprendizagem do aluno. Tavares (2006) reconhece que as animações interativas são valiosas ferramentas pedagógicas que facilitam a aprendizagem de conceitos físicos. Em outro trabalho, Tavares e colaboradores (2007) valem-se da revisão da Taxonomia da Bloom para demonstrar a eficácia de um objeto de aprendizagem na construção do conhecimento e apreensão do significado dos conceitos trabalhados. Reconhecem que o objeto de aprendizagem que usa um texto conceitual combinado com animação interativa e mapas

Se não fosse por essas razões, as atividades desenvolvidas em computador ainda desempenham um papel de aproximar a escola do meio social e cultural do estudante, garantindo o conhecimento de ferramenta quase imprescindível para a sua inclusão no mercado de trabalho atual.

O acesso a esses relatos de pesquisa motivou a proposta deste trabalho, envolvendo o uso de uma animação interativa como um material potencialmente significativo para oportunizar a aprendizagem de conceitos em Física. O ponto de partida foi a elaboração de uma animação interativa para participar do Concurso Rede Interativa Virtual de Educação (RIVED, 2007) realizado pela Secretaria de

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Educação a Distância do Ministério da Educação e Cultura (SEED/MEC), denominado Um Banho de Efeito Joule seguindo os padrões e o design pedagógico estabelecidos pelo RIVED, bem como guias para o professor que pretendesse utilizá-lo. Este recurso pedagógico contém uma animação interativa que foi planejada para ter um caráter lúdico, uma vez que mostra um personagem tomando banho em um chuveiro elétrico, mas, que ao mesmo tempo, permite ao estudante relacionar certas grandezas envolvidas na situação apresentada, e avaliar o impacto econômico e ambiental de suas escolhas.

A implementação de uso do objeto de aprendizagem digital pôde ser concretizada em uma escola particular de Porto Alegre, na qual tivemos a oportunidade de realizar três encontros, contando com a participação de 74 alunos da oitava série do Ensino Fundamental. Nesta Escola, as duas turmas de oitava série (Turma A e Turma B) contavam com dois períodos semanais de Física.

Geralmente, na maioria das escolas, os assuntos trabalhados nesse nível escolar enfatizam a cinemática (movimento retilíneo uniforme e uniformemente variado, queda livre, movimento de projéteis e movimento circular uniforme). Estes assuntos são abordados de forma teórica e formulística, visando a resolução de exercícios repetitivos. Desnecessário dizer que, em geral, não fomentam nos alunos muita motivação em aprender e aprender a gostar de Física.

A oportunidade de realização do estágio obrigatório nessa escola por parte da primeira autora foi então escolhida para implementar o uso do objeto de aprendizagem já referido, tendo como subsídio a teoria da aprendizagem significativa de Ausubel. O objetivo foi investigar a eficácia deste recurso pedagógico para introduzir conceitos de eletricidade e calorimetria aos alunos da oitava série do Ensino Fundamental, oportunizando uma aprendizagem de conceitos físicos que estão relacionados com a realidade cotidiana deles.

A Teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel

A teoria cognitivista de David Ausubel propõe que a eficácia da aprendizagem em sala de aula depende: (i) do conhecimento prévio do aluno; (i) do material que se pretende ensinar ser potencialmente significativo para o aprendiz e; (i) do indivíduo manifestar uma intenção de relacionar os novos conceitos com aquilo que ele conhece. Como outros teóricos do cognitivismo, Ausubel acredita que existe uma estrutura na mente humana na qual o conteúdo total de idéias e sua organização em uma área particular do conhecimento estão armazenados de forma hierárquica. O objetivo principal da teoria de Ausubel é explicar como ocorre o processo de aprendizagem em sala de aula de maneira significativa, isto é, como um conteúdo é armazenado nessa estrutura hierárquica de conhecimento do aluno através da instrução (MOREIRA, 1999a).

Isto é, para que ocorra a aprendizagem significativa deve haver uma interação substancial da nova informação com conceitos pré-existentes na estrutura hierárquica de conhecimento do sujeito, chamada de estrutura cognitiva, na qual informações mais específicas são ligadas a conceitos mais gerais e inclusivos relacionados a esta informação. Estes conceitos pré-existentes servem como ponto de ancoragem para a nova informação, os quais Ausubel chama de conceito subsunçor, ou apenas subsunçor (âncora) que podem ter sido incorporados na estrutura cognitiva por meio de situações formais ou informais de aprendizagem. É papel do professor identificar esses conceitos que são relevantes ao que se quer

XI Encontro de Pesquisa em Ensino de Física – Curitiba – 2008 4 ensinar. Ausubel et al. (1980, p. viii) afirmam que: “O fator isolado mais importante que influencia a aprendizagem é aquilo que o aprendiz já conhece. Descubra o que ele sabe e baseie nisso os seus ensinamentos.”.

Contudo, o conhecimento prévio que o aluno traz para sala de aula, adquirido normalmente em situações informais de aprendizagem, pode estar em desacordo com aqueles aceitos no contexto da matéria de ensino. Tais conceitos prévios não são considerados errôneos, mas sim alternativos no contexto educacional, sendo extremamente resistentes a mudanças, visto que, tais concepções alternativas normalmente são reforçadas pelos fenômenos do cotidiano, sendo construídas por meio de aprendizagens significativas. Segundo Moreira, deve-se buscar “a construção de novas estruturas de significados, que simultaneamente, vão obliterando aprendizagens significativas.” (MOREIRA, 1999a, p. 4).

Por outro lado, Ausubel não desmerece a aprendizagem mecânica, pois considera-a necessária sempre que o aluno é apresentado a uma área do conhecimento nova para ele; a partir da construção de alguns subsunçores, mesmo que pouco elaborados, a aprendizagem significativa torna-se possível. No entanto, quando os subsunçores específicos e relevantes não estão disponíveis na estrutura cognitiva do aprendiz, uma estratégia proposta na teoria de Ausubel, para facilitar a aprendizagem significativa, é a utilização de organizadores prévios, que “são materiais introdutórios apresentados antes do material a ser aprendido em si.”

(MOREIRA, 1999b, p. 155). Estes materiais introdutórios funcionam como pontes cognitivas entre o que o aluno já sabe e o que precisa saber para aprender significativamente uma nova informação. Entretanto, mesmo que o material utilizado pelo professor seja potencialmente significativo, se a intenção do aluno for a de memorizá-lo arbitrária e literalmente, o resultado será uma aprendizagem mecânica.

Portanto, para que ocorra uma aprendizagem significativa, não é suficiente que o material seja potencialmente significativo, se for exigida apenas uma reprodução das novas informações de forma literal, pois o aluno não será incentivado a estabelecer relações entre o novo conteúdo e os subsunçores disponíveis na sua estrutura cognitiva. Ausubel propõe, então, para evitar a simulação da aprendizagem significativa, que os testes de compreensão sejam elaborados alterando-se as questões e os problemas trabalhados em sala de aula, e que sejam apresentados em um contexto diferente do apresentado no material instrucional (MOREIRA, 1999b).

Metodologia

A proposta pedagógica desenvolvida neste trabalho considerou as três condições necessárias para que ocorra uma aprendizagem significativa: (i) o conhecimento prévio do aluno; (i) o material ser potencialmente significativo; e (ii) a disponibilidade do aluno em conectar os novos conceitos na sua estrutura cognitiva.

O Objeto de Aprendizagem

O objeto de aprendizagem intitulado Um Banho de Efeito Joule foi estruturado através de quatro estratégias pedagógicas: animação introdutória (organizador prévio), animação interativa (material potencialmente significativo), texto explicativo (apoio teórico), e questões (teste de compreensão).

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A animação introdutória tem o papel do organizador prévio, visto que “serve de ponte entre o que o aprendiz já sabe e o que ele deve saber.” (MOREIRA, 1999b, p.155). O personagem da animação questiona o aluno (usuário) sobre a preservação da natureza, a economia de energia elétrica e os recursos naturais, levando-o à reflexão sobre o seu papel na sociedade e a importância dos conhecimentos de Física para uma consciência cidadã.

A animação interativa, cuja interface pode ser visualizada na Figura 1, permite que o aluno modifique as variáveis envolvidas no aquecimento da água do banho em um chuveiro elétrico. Os valores são alterados movendo-se os botões deslizantes. Pode-se regular a tensão da rede elétrica, a potência elétrica dissipada na resistência do chuveiro, a vazão de água e a temperatura ambiente da água na rede hidráulica (antes de ser aquecida pelo chuveiro elétrico), e deve-se clicar no botão Iniciar para que os valores selecionados sejam utilizados no cálculo da temperatura da água do banho, da corrente elétrica e do custo da energia elétrica para uma hora de banho, calculado a partir do preço médio nacional do quilowatt- hora (kWh), obtido da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL).

Figura 1 – Interface da animação interativa.

O texto explicativo é um apoio teórico para o aluno ter uma maior compreensão sobre o funcionamento do chuveiro elétrico, através da interação entre os novos conceitos apresentados no texto e as observações feitas durante a manipulação das variáveis na animação interativa. No texto explicamos como ocorre a conversão de energia elétrica em calor, e as relações entre a potência elétrica, o comprimento do resistor, a corrente elétrica e o aquecimento da água. Além disso, é esclarecida a influência da vazão de água na temperatura do banho, mostrando ao aluno como regular o aquecimento da água de forma eficiente, que possibilita reduzir o valor da conta de luz no final do mês.

A seção de questões é composta por seis perguntas objetivas de múltipla escolha, com três opções de resposta para cada pergunta. Este recurso possibilita que o aluno, no final da atividade, verifique o seu processo de aprendizagem, além de incentivá-lo a navegar novamente pelo objeto de aprendizagem buscando responder às perguntas. Este vai e vem entre os recursos que integram o material é importante para desenvolver no aluno uma atitude reflexiva que possibilita a construção de um conhecimento mais fundamentado.

A Proposta Pedagógica

A proposta pedagógica foi desenvolvida em três encontros. Em cada encontro, os alunos foram solicitados a responder um questionário, cujas respostas possibilitaram uma análise relativa ao cumprimento das condições visando uma aprendizagem significativa.

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No primeiro encontro foram focalizados os interesses dos alunos, suas concepções sobre a Física, e os seus conhecimentos prévios sobre o funcionamento do chuveiro elétrico. Para isso, foi elaborado um instrumento de sondagem com seis perguntas discursivas. Tais perguntas estão dispostas no Quadro 1 abaixo.

Pergunta

1) A Escola é importante para a profissão que você gostaria de exercer? Por quê? 2) Por qual(is) matéria(s) você se interessa mais? Por quê? 3) Qual(is) assunto(s) você gostaria que fosse(m) tratado(s) nas aulas de Física?

4) Em sua opinião é fácil aprender Física? Justifique sua resposta. 5) Em sua opinião é possível usar no cotidiano os conhecimentos adquiridos estudando Física? Cite exemplos. 6) Faça um comentário sobre o que você sabe sobre o funcionamento do chuveiro elétrico.

Quadro 1 – Perguntas discursivas para a identificação dos interesses dos alunos, suas concepções sobre a Física e seus conhecimentos prévios específicos.

No segundo encontro, reunidos em duplas, os alunos interagiram com o objeto de aprendizagem e também foram solicitados a responder as perguntas mostradas no Quadro 2. Essas perguntas pretendiam orientar a atividade, levando os alunos a interagir com a animação interativa, a fim de buscar respostas que não estavam no texto explicativo.

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