Versão On-line ISBN 978-85-8015-076-6Cadernos PDE

OS DESAFIOS DA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSENA PERSPECTIVA DO PROFESSOR PDE

Artigos

Gravitação Universal: Estratégias para seu estudo

Diana Maria Hoffmann1 Prof. Orientador: Daniel Gardelli2

Resumo

A gravitação universal é um dos conteúdos básicos estudados no ensino médio. Por sua complexidade, a compreensao desse assunto pelos alunos nem sempre se dá de forma satisfatória, fato que impõe questionamentos aos docentes sobre as melhores estratégias de abordar o tema. A fim de contribuir para que o ensinamento da graviação universal atinga os objetivos propostos pelos professores é que este estudo foi desenvolvido. Para tanto, uma turma de Ensino Médio, mais precisamente a 1ª série, do Colégio Estadual Luiz Augusto Morais Rego, cituado na cidade de Toledo – PR foi selecionada para que diferentes estrataégias de ensino fossem aplicadas. Dentre elas, foram propostas questões em forma de pré e pós-teste para averiguar o conhecimento prévio dos alunos e o conhecimento adquirido no decorrer das aulas. Apesar de os resultados não atingirem totalmente o que se esperava em curto prazo, este estudo contribui para que o ensino da gravitação universal possa ser desenvolvido de maneira agradável, corelacionando-o com o cotidiano dos alunos.

Palavras-chave: Ensino de Física; Gravitação Universal; Estratégias de Ensino.

1 Introdução

A gravitação universal é um tema pouco tratado em sala de aula,

especificamente no ensino médio. Por se tratar de um conteúdo de base teórica

rica e complexa, em desenvolvimento desde o século XVII.

1 Professora da disciplina de Física, pós-graduação em Ciências Física, Química e Biológicas-

Unipar- Toledo/PR, docente pela SEED 2 Professor da Universidade Estadual de Maringá - UEM

Encontra-se algumas definições para o tema, Gravitação Universal, mas

adotou-se: “é o estudo das forças de atração entre massas e dos movimentos de

corpos submetidos a essas forças” (DOCA, 2010, p. 204).

Muitos estudiosos contribuíram, para que essa teoria chegasse ao modelo

atual, inicia-se a partir dos gregos o seu estudo, de acordo com dados históricos

foram eles os fundadores da ciência modernamente chamada de Astronomia,

Ptolomeu contribuiu apresentando o modelo geocêntrico, onde a Terra seria o

centro do Universo e outros astros como Lua e Sol orbitam em torno dela. Já

Nicolau Copérnico apresentou o modelo heliocêntrico, que foi alvo de muitas

divergências, pois admitia o Sol como centro do Universo, sendo que a Igreja era

contrária a esses preceitos. Adepto a esse modelo dando continuidade aos

estudos de Copérnico, Galileu Galilei construiu lunetas astronômicas para efetuar

observações, e comprovar essas idéias. O astrônomo alemão Johannes Kepler,

conseguiu descrever de forma mais precisa os movimentos dos planetas.

Atualmente o modelo aceito para o Sistema Solar, é basicamente o modelo de

Copérnico e Kepler. Sabe-se que muitos outros estudiosos cientistas deram sua

contribuição, para chegarmos ao modelo que temos hoje, mas por motivos

diversos não são reconhecidos. E muitas descobertas ainda vão ocorrer, pois a

ciência dificilmente será considerada acabada.

Quando levado à sala de aula, o ensino-aprendizagem e a avaliação desse

conteúdo nem sempre é satisfatória, uma vez que não se trata de um conteúdo

específico, e alguns professores não tem domínio do conteúdo, outras vezes pelo

número reduzido de aulas, ou ainda por não ser incluído no planejamento anual

da disciplina. A inquietante busca dos educadores em proporcionar aos alunos a

compreensão dos conteúdos estudados, principalmente no que toca à gravitação

universal, e a sua relação com o cotidiano, foi um dos motivos que objetivou o

desenvolvimento desse estudo, juntamente com o objetivo de participar do

Programa de Desenvolvimento Educacional (PDE), desenvolvido pela Secretaria

de Estado da Educação do Paraná, com o objetivo proporcionar aos professores

da rede pública estadual subsídios teórico-metodológicos para o desenvolvimento

de ações educacionais sistematizadas para o redimensionamento de práticas

pedagógicas.

Com a oportunidade de participar do PDE, teve-se inicio ao

questionamento dos porquês das estratégias do estudo utilizadas em sala de aula

não serem satisfatórias ao objetivo proposto pelo conteúdo. Sendo assim, para

tornar a relação professor aluno mais gratificante e prazerosa buscaram-se

estratégias para o estudo do tema. Procurou-se desenvolver um trabalho em que

o ensino do conteúdo gravitação universal provocasse no aluno a aprendizagem,

e que esta passasse a integrar o conhecimento científico que o aluno levará

consigo como cidadão.

Para desenvolver esse estudo, propõe-se selecionar uma turma do

Ensino Médio para aplicar diferentes estratégias de ensino e averiguar como se

dá aprendizado do conteúdo gravitação universal. A turma selecionada foi a 1ª

série “A” do Ensino Médio, turno matutino, do Colégio Luiz Augusto Morais Rego,

Toledo/PR. Ações foram tomadas para que os alunos tivessem melhor

compreensão do conteúdo estruturante movimento e, mais especificamente, do

conteúdo básico gravitação universal. Essas ações incluíram seis etapas: (i)

diagnóstico do conhecimento prévio dos alunos por meio da aplicação de um pré-

teste; (ii) conhecimento dos conteúdos relacionados ao assunto no livro didático

do qual os alunos fazem uso; (iii) indicação de sites relacionados ao estudo da

gravitação universal para aprimoramento do conteúdo; (iv) visita ao Polo

Astronômico Casimiro Montenegro Filho na cidade de Foz do Iguaçu/ PR para

saber como se dá o seu funcionamento; (v) avaliação dos conhecimentos

adquiridos sobre o assunto; (vi) obtenção de dados para elaboração do artigo

exigido pelo Projeto PDE.

2 Fundamentação teórica

O ser humano constrói seu conhecimento através das experiências

do cotidiano, familiar, trabalho, escola e outros grupos sociais aos quais pertence,

e com esses conhecimentos constrói a sua visão de mundo. A escola tem grande

contribuição nessa visão de mundo, pois a ela cabe boa parte das transmissões

do conhecimento, ou seja, de experiências já realizadas que possam auxiliar no

crescimento individual. O indivíduo se beneficia em sua vida desses

conhecimentos adquiridos, para sua formação pessoal e que também será

utilizado no progresso da sociedade.

No Ensino da Física ocorrem as etapas, onde os alunos tem um

conhecimento prévio sobre determinado assunto, pois suas experiências do

cotidiano permitiram que isso acontecesse. À escola cabe o papel de organizar

esses conhecimentos, e colaborar com a sua alfabetização científica, pois o

mundo físico está intimamente relacionado ao mundo cotidiano. Cabe ao

professor estabelecer relações entre essa ciência e outros campos do

conhecimento que fazem parte do cotidiano do aluno.

Os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs) são diretrizes elaboradas

pelo Governo Federal para orientar a educação em todo o território nacional. As

disciplinas básicas são organizadas por áreas. A disciplina de física está inserida

na área de Ciências da Natureza, de forma que a proposta de ensino dessa área

propicie uma aprendizagem útil à vida e ao trabalho. De acordo com os PCNs

(1999),

A formação do aluno deve ter como alvo principal a aquisição de conhecimentos básicos, a preparação científica e a capacidade de utilizar as diferentes tecnologias relativas às áreas de atuação (PCNs, 1999, p.05).

Esse documento sugere ainda que o aluno, ao passar pela escola, seja

capaz de desenvolver competências e habilidades em todas as áreas. No ensino

da disciplina de física, a escola deve contribuir pra a formação de uma cultura

científica efetiva, permitindo que o aluno possa interpretar fatos, fenômenos e

processos naturais.

Com base na experiência de anos de magistério, observou-se que o

ensino da gravitação universal muitas vezes não tem contemplado essas

diretrizes, e tem sido prejudicado por vários motivos, como falta de conhecimento

de alguns professores; currículo com grande quantidade de conteúdos e por não

se tratar de um conhecimento específico. Muitos conceitos são repassados desde

as séries iniciais de forma equivocada para os alunos, fazendo com eles levem

consigo esses conhecimentos. No entanto, Carvalho (2010) nos chama atenção

para

[...] a necessidade de, nos dias atuais, considerar o ensino mais do que apenas o trabalho com conceitos e ideias científicas: a escola precisa também ensinar os alunos a perceber os fenômenos da natureza e a examiná-los na busca por explicações, tornando-os capazes de construir suas próprias hipóteses, elaborar suas próprias ideias, organizando-as de modo a construir o conhecimento (CARVALHO, 2010, p. 107).

De acordo com as Diretrizes Curriculares do Estado do Paraná (DCE), os

conteúdos estruturantes da disciplina de Física são: movimento, termodinâmica e

eletromagnetismo. Com esse trabalho, pretende-se aprofundar o estudo do

conteúdo estruturante movimento, o conteúdo básico gravitação universal.

Na escola onde o projeto será aplicado, o livro didático utilizado é Física

Aula por Aula, de Claudio Xavier e Benigno Barreto, cujo conteúdo gravitação

universal está relacionado com os seguintes itens: aspectos históricos, teorias

geocêntrica e heliocêntrica, leis de Kepler, lei da gravitação universal e corpos em

órbitas circulares. Considera-se que alguns itens ainda devem ser incluídos, pois

se julga necessário que os mesmos sejam estudados, como: planetas do sistema

solar e seus dados, sistema Sol-Terra-Lua, formações das marés, teoria sobre

origem do Universo, grandezas astronômicas, galáxias, aglomerados e buracos

negros. Por isso, a opção de trabalhar esses conteúdos de forma diferenciada,

para que ocorra a aprendizagem significativa.

Como em outras disciplinas no ensino da Física, os alunos sempre

possuem conhecimento prévio sobre determinado assunto, pois suas

experiências do cotidiano permitem que isso aconteça. À escola cabe o papel de

organizar esses conhecimentos e colaborar com a sua alfabetização científica,

pois o mundo da ciência está intimamente relacionado ao mundo cotidiano; e ao

professor, o papel de estabelecer relações entre ciência e outros campos do

conhecimento que fazem parte do cotidiano do aluno.

Sabe-se da dificuldade de ensinar nas salas de aula nos dias atuais ,

quando tantos atrativos tecnológicos chamam atenção dos alunos, para tanto

deve-se buscar alternativas para estimular a aprendizagem. Nesse aspecto

Feynman (2004) aponta que:

“[ ]... a solução para problema da educação é perceber que o

melhor ensino só pode ser praticado quando há uma relação individual direta entre um estudante e um bom professor- uma situação em que o estudante discute as ideias, pensa sobre as coisas e fala sobre elas. Mas em nossos tempos modernos temos tantos alunos aos quais ensinar, que precisamos encontrar um substituto para o ideal (FEYNMAN, 2004, p.34).

Ao propiciar aos alunos os conhecimentos específicos do conteúdo

gravitação universal, busca-se promover uma articulação da sua visão de mundo,

auxiliando na compreensão mais ampla do universo. A partir de fatos históricos,

evolução das ideias de alguns pensadores como os gregos, Ptolomeu, Nicolau

Copérnico, Galileu Galilei, Johannes Kepler,entre outros, sobre o Sistema Solar,

movimentação dos astros, queda dos corpos, deve-se deixar claro para o aluno

que esses conhecimentos não estão acabados, que não são verdades absolutas,

buscando despertar nestes o interesse pela pesquisa.

3 Metodologia

Para realização desse trabalho várias atividades foram desenvolvidas, a

ver:

1. Pré-teste. A aplicação do pré-teste aconteceu antes de trabalhar

qualquer conteúdo relacionado ao tema e teve como objetivos verificar os

conhecimentos prévios dos alunos sobre o assunto, obter dados para trabalhar o

tema, bem como obter melhor aprendizagem. As mesmas questões foram

aplicadas após ter estudado o conteúdo gravitação universal em forma de pós-

teste.

2. Filme “Céu de Outubro”. Passou-se esse filme com o objetivo de facilitar

a aprendizagem, fazendo com que o aluno encontre uma nova maneira de pensar

e entender a história. O filme foi selecionado por trazer um pouco da história da

física, abordar a corrida espacial, lançamento de satélites e os cálculos utilizados

no lançamento. Além dos conhecimentos científicos, esse filme possibilitou

mostrar aos alunos que é possível aprender a lutar pelos próprios sonhos com

paciência e trabalho em equipe.

3. Visita ao “Polo Astronômico Casimiro Montenegro Filho”. A visita ao

“Polo Astronômico Casimiro Montenegro Filho”, na cidade de Foz do Iguaçu,

integrante do Parque Tecnológico de Itaipu (PTI), teve por objetivo conhecer seu

funcionamento, bem como fazer observações astronômicas utilizando telescópios

e despertar o interesse pelo estudo das ciências. Nessa mesma viagem foi

realizada também a visita panorâmica à Usina de Itaipu, o Parque das Aves e o

Parque Nacional do Iguaçu.

4. Visita de universitária/Vídeo. Foi enviado um convite a uma ex-aluna da

escola que atualmente é estudante de Engenharia Ambiental na Universidade

Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, de Dois Vizinhos/PR. A aluna participa

de um grupo de astronomia amadora na referida universidade e foi convidada

para fazer uma palestra aos alunos sobre o funcionamento do grupo de

astronomia, seus objetivos, perfil dos participantes, atividades desenvolvidas,

entre outros. No entanto, devido à participação no programa Ciência sem

Fronteiras, a aluna estava residindo em Freiburg, na Alemanha. Para que essa

atividade pudesse ser aplicada parcialmente, optou-se por pedir para que ela

gravasse um vídeo falando sobre sua trajetória acadêmica e sua participação no

programa. A mesma se dispôs a fazer esta atividade e o vídeo está disponível no

endereço eletrônico:

https://www.youtube.com/results?search_query=carreira+academica+em+freiburg

.

5. Olimpíada Brasileira de Astronomia (OBA). Num primeiro momento, a

participação na Olimpíada Brasileira de Astronomia (OBA) não estava prevista no

projeto, mas juntamente com a direção e a equipe pedagógica da escola, optou-

se pela participação na mesma. Para tanto, foi efetuado o credenciamento da

escola, conforme edital; o material foi recebido; a prova aplicada; a correção feita

d e as provas enviadas para a comissão organizadora. No momento, o resultado

das provas está sendo aguardado, uma vez que seu conhecimento somente é

possível quando as provas de todo o Brasil tiverem sido avaliadas.

6. Livro Didático. Optou-se em utilizar o livro didático porque ele faz parte

do material de apoio em sala de aula, seja para agilizar a apresentação de um

conteúdo, ou para trazer recursos visuais com conhecimento científico. Seu uso

se deu com a leitura dos textos complementados, com vídeos explicativos

relacionados ao tema e respondidas às questões propostas no material didático.

7. Pesquisa On-line. Com o objetivo de estimulá-los para que obtenham

conhecimentos a partir da pesquisa, a turma foi organizada em grupos 4 pessoas

que pesquisaram sobre assuntos relacionados ao tema gravitação universal, a

ver:

- Sistema Solar

- Fases da Lua: Influência da lua sobre alguns fenômenos.

- Nascimento, vida e morte de uma estrela.

- Satélites Artificiais: como são lançados e suas aplicações;

- Agência Espacial Brasileira (AEB): histórico, programas, situação atual.

- Agência Espacial Internacional - ISS

- Observatórios astronômicos: “Observatório Casimiro Montenegro Filho”.

Os alunos foram orientados sobre como proceder para realizar uma

pesquisa na internet. Essa orientação se faz necessária, uma vez que a maioria

dos alunos tem domínio da tecnologia e não do conhecimento que podem obter

por meio do uso dessas tecnologias. Uma sugestão foi indicar a página do Portal

Dia a Dia Educação, do Estado do Paraná, www.educacao.pr.gov.br. Nesse

espaço o aluno encontra um bom número de páginas confiáveis sobre as várias

áreas da física.

8. Apresentação dos trabalhos. Após a etapa de pesquisa, passou-se

para as apresentações, nas quais foi avaliada a organização da equipe, o

conhecimento dos alunos sobre o assunto estudado, bem como a utilização de

recursos para apresentação.

9. Pós-Teste. Após a realização de todas as etapas anteriores, aplicou-se

outra vez o questionário inicial, em forma de pós-teste, para verificar os

conhecimentos obtidos e assimilados pelos alunos durante todo desenvolvimento

do trabalho. Tendo em mãos o pós-teste, foi apresentada uma comparação com

as respostas obtidas no pré-teste, obtidas informações sobre quais estratégias ou

atividades foram mais atrativas para os alunos e, consequentemente, coletados

dados para aperfeiçoar as aulas sobre o assunto.

4 Resultados e Discussões

Trabalhar em sala de aula o tema gravitação universal sempre foi

prazeroso, pois despertar a curiosidade dos alunos sobre fatos do cotidiano, ver o

fascínio de alguns ao falar de determinados assuntos, ou ainda ficar com uma

interrogação, retornar outro dia com a resposta, pode ser muito gratificante. Sobre

as atividades desenvolvidas faremos neste momento a apresentação dos

resultados.

1. Pré-teste. A primeira atividade com os alunos foi aplicação do pré-teste.

As questões foram respondidas por 40 alunos, e o mesmo questionário, na forma

de pós-teste, por 37, devido às transferências e remanejamento de turma. As

questões propostas, bem como as suas respostas serão apresentadas na forma

de gráficos para que se possam comparar as respostas antes e depois do

assunto trabalhado.

Gráfico 01

Gráfico 02

Gráfico 03

Gráfico 04

Gráfico 05

Gráfico 06

Gráfico 07

2. Filme “Céu de Outubro”. Sobre o filme, verificou-se grande interesse por

parte dos alunos, o que foi percebido quando responderam às seguintes

questões:

1) Por que o título do filme é “Céu de Outubro”?

A maioria respondeu de forma satisfatória, relacionando com o lançamento

do primeiro satélite artificial, o Sputnik.

2) Quais os conhecimentos físicos que você pode relacionar após assistir

ao filme?

Os conhecimentos físicos citados foram: tempo, distância, espaço,

trajetória, influência do ar, aceleração da gravidade, lançamento horizontal e

vertical.

3) Que mensagem do filme você pode associar a sua vida?

Um grande número de alunos descreveu que: “por mais difícil que seja

realizar um sonho, não se deve desistir nunca”, “não deixar de fazer tentativas,

ser persistente”, “correr atrás dos sonhos”, “não deixar pessoas negativas

influenciar nossa vida”.

Os resultados nem sempre são fácies de mensurar, mas os comentários

feitos pelos alunos sobre o filme no decorrer do ano, relacionando com fatos

observados, pode ser avaliado como resultado positivo.

3. Visita ao Polo Astronômico. Para aproximar a teoria estudada em sala de

aula e a prática, foi organizada uma visita ao Polo Astronômico Casimiro

Montenegro Filho, que está em funcionamento desde o ano de 2009. O polo

astronômico tem a missão de divulgar e disseminar conhecimentos e técnicas

relacionados à Astronomia e ciências afins. A visita foi dividida em quatro partes:

Planetário; Observatório, Espaço Universo; Plataforma de Observações a olho nu.

Para verificação da aprendizagem os alunos apresentaram relatório escrito,

descrevendo os espaços observados bem como os conhecimentos científicos

obtidos.

4. Visita de universitária/Vídeo. O vídeo apresentado pela universitária

despertou nos alunos muitas curiosidades sobre sua carreira acadêmica, o

programa Ciência sem Fronteiras e o grupo de Astronomia Amadora do qual ela

participava quando estava na universidade no Brasil. Torna-se gratificante

observar os alunos buscando novos desafios baseados no sucesso de outros

colegas que já passaram pela escola na qual estudam.

5. Olimpíada Brasileira de Astronomia (OBA). A participação na OBA, como

já foi relatada, serviu para a conscientização dos alunos na importância da

participação em um evento de nível nacional. Como a participação nesse evento

não estava proposta num primeiro momento, não foi possível fazer uma

preparação adequada para a referida prova. Pretende-se para o próximo ano

desenvolver um melhor preparo aos alunos para que haja mais interesse na

participação dessa atividade. Até o presente momento, o resultado e a premiação

não foram divulgados, mas é de extrema importância que os alunos tenham

acesso a esses resultados para isso sirva de estímulos aos que tem maior

afinidade com essa área de conhecimento e aos que ainda não se interessam,

passem a se apresentar como uma alternativa de estudo.

6. Livro Didático. A utilização do livro didático foi muito importante para o

estudo do tema proposto, pois contém a parte história, dados referentes aos

planetas e suas órbitas e várias atividades. É essencial o uso do mesmo para que

os alunos verifiquem que o conteúdo trabalhado está contido numa programação,

tanto dentro das Diretrizes Curriculares do Estado do Paraná, bem como no

programa do livro didático a nível nacional. A utilização do livro ainda permitiu

agilizar o estudo do conteúdo, fazendo a leitura e compreensão dos textos e

também a resolução das atividades propostas.

7. Pesquisa On-line. A pesquisa on-line ocorreu de acordo com as

orientações repassadas aos alunos. Ressaltou-se a importância de consultar

materiais on-line em que os conhecimentos científicos já tenham sido revisados e

as informações apresentadas sejam confiáveis. Verificou-se que os alunos

seguiram essas orientações no momento das apresentações.

8. Apresentação dos trabalhos. As apresentações ocorreram para que os

itens que alunos adquiriram conhecimento pudessem ser avaliados: domínio do

conteúdo, organização da equipe, utilização de recursos e interação com os

alunos ouvintes. Como resultado, o que geralmente se verifica é que alguns

grupos ou alguns alunos apresentaram grande empenho na organização e, como

consequência, realizaram uma apresentação que conseguiu despertar o interesse

e participação dos ouvintes, enquanto outros apenas cumpriram o que era

necessário. Como forma de avaliação foi solicitado que os alunos descrevessem

sobre as apresentações dos grupos, bem como sobre os assuntos apresentados,

quais acharam mais interessantes e quais foram novidades para eles. Alguns

depoimentos foram significantes.

9. Pós-Teste. A aplicação do pós-teste aconteceu quando as etapas

anteriores foram cumpridas, ou seja, no momento em que se estimou que os

alunos tivessem conhecimento suficiente para responder as mesmas questões

contestadas no pré-teste. Esperavam-se resultados mais satisfatórios, porém,

mesmo com as estimativas não alcançadas, obtiveram-se parâmetros para

aperfeiçoar o estudo do tema gravitação universal. O gráfico com as informações

do pós-teste estão apresentadas no item 1 desta etapa, fazendo-se um quadro

comparativo com as questões do pré-teste.

Considerações Finais

Muitos resultados deste trabalho não são fáceis de mensurar, mas com a

convivência em sala de aula no decorrer dos anos torna-se possível obter

algumas conclusões sobre o trabalho realizado. Quando se observa a

participação de alguns alunos, seus comentários, suas curiosidades, as dúvidas

que levam para sala de aula depois de ver alguma notícia relacionada ao assunto,

serve de parâmetro para verificar se ocorreu aprendizagem significativa, ou não.

Sabe-se também que é praticamente impossível atingir 100% de uma turma, pois

a diversidades do grupo não permite que isso aconteça. Os resultados muitas

vezes não são imediatos, aparecem depois de muito tempo quando alguns alunos

fazem referências sobre um assunto estudado em sala de aula depois de um ou

dois anos. A retomada do assunto também pode ocorrer depois do aluno estar na

universidade e voltar à escola para falar sobre o tema. Para os docentes,isso é

muito gratificante, pois são atitudes como essa que mostram que vale a pena

procurar sempre fazer o melhor trabalho. Os dados obtidos também mostram que

alguns aspectos devem ser melhorados ou modificados para que as aulas sejam

mais atrativas.

REFERÊNCIAS

CARVALHO, Anna Maria Pessoa de. et al. Ensino de física. São Paulo: Cengage Learning, 2010. (Coleção Ideias em Ação)

DOCA, Ricardo Helou; Gualter José Biscuola; Newton Villas Boas. Física 1. 1º Ed. São Paulo: Saraiva, 2010.

FEYNMAN, Richard P. Física em seis lições. Rio de Janeiro: Ediouro, 2004.

PARANÁ. Diretrizes Curriculares da Educação Básica de Física. Governo do Estado do Paraná. Curitiba, 2008.

SILVA, Claudio Xavier da; BARRETO FILHO, Benigno. Física aula por aula: Mecânica. 1a ed. São Paulo: FTD, 2010.