Machado, Daniel Iria

Nardi, Roberto

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1ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005. NÚMERO EXTRA. VII CONGRESOUMA PROPOSTA DE ENSINO DE FÍSICA MODERNAUTILIZANDO A HIPERMÍDIAMACHADO1, DANIEL IRIA y NARDI2, ROBERTO1 Programa de Pós-Graduação em Educação para a Ciência; e Grupo de Pesquisa em Ensino de Ciências daUniversidade Estadual Paulista. UNESP, Bauru, Brasil. Professor da Universidade Estadual do Oeste do Paraná.UNIOESTE, Foz do Iguaçu, Brasil. Apoio Financeiro: CAPES/PROAP. <dpedm@uol.com.br>2 Professor Assistente Doutor – Depto. de Educação. Faculdade de Ciências; Grupo de Pesquisa em Ensino deCiências; e Programa de Pós-Graduação em Educação para a Ciência. UNESP, Bauru, Brasil. <r.nardi@uol.com.br>Palavras chave: Ensino de Física; Física Moderna; Hipermídia; Construtivismo.OBJETIVOSNo contexto atual de uma sociedade fortemente marcada pela Ciência e Tecnologia, a pesquisa emEducação em Ciências vem procurando formular e avaliar propostas que contribuam para a transformaçãoda realidade escolar, analisando, em particular, os problemas relacionados à atualização curricular e à alfa-betização científica. A pesquisa relacionada à inserção de tópicos resultantes dos progressos ocorridos naFísica desde o final do século XIX até os dias atuais tem procurado contribuir para esta renovação noEnsino Médio. Seguindo esta linha de trabalho, apresenta-se aqui a metodologia adotada no desenvolvi-mento de um software para o ensino de tópicos de Física Moderna na escola secundária, com apoio da tec-nologia da informação denominada hipermídia, e expõe-se uma proposta para sua utilização. REFERENCIAL TEÓRICOHipermídia é uma tecnologia da informação resultante da união de hipertexto e multimídia. O termo hiper-texto refere-se à escrita não-linear, que possibilita ao leitor acessar os segmentos que compõem um textoem diferentes seqüências, segundo o seu interesse pessoal, mediante alternativas apresentadas com a utili-zação dos recursos interativos de um computador. Por multimídia entende-se a integração de diferentesmodalidades de mídia, dentre as quais textos, gráficos, imagens, desenhos animados, filmes, sons e música,em um único meio: o computador. A essência fundamental da hipermídia encontra-se nas relações entre osnós, ou janelas nas quais a informação é apresentada. Esses sistemas são compostos por uma rede de nósque se comunicam mediante relações chamadas links, que permitem ao leitor viajar no documento de umlugar (nó) a outro, instantaneamente, conectando as informações contidas no banco de dados, que podemse apresentar em formato multimídia. Segundo Babbitt & Usnick (1993), a hipermídia é um ambiente idealpara auxiliar os estudantes a estabelecer conexões entre os assuntos estudados, pois possibilita criar facil-mente ligações entre conceitos, definições, representações e aplicações relacionadas, ampliadas com a adi-ção de som, movimento e gráficos. A rede de conhecimentos resultante destas conexões tem o potencial deser mais rica e forte que o conhecimento obtido com apresentações tradicionais. Diversas pesquisas têmevidenciado o potencial da hipermídia para as práticas educacionais. Paolucci (1998) mostrou que softwa-res hipermídia estruturados adequadamente podem ser utilizados enquanto sistemas de aprendizagem paraaumentar o desempenho dos estudantes e os resultados por eles obtidos. Este autor verificou que os siste-2 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005. NÚMERO EXTRA. VII CONGRESOmas hipermídia parecem proporcionar um meio efetivo para promover e desenvolver habilidades cogniti-vas de ordem superior. As características da hipermídia permitem a elaboração de propostas educacionaiscompatíveis com o conceito de aprendizagem significativa e com os princípios de ensino e aprendizagemderivados da teoria de Ausubel (1976) e das pesquisas em Educação em Ciências (Krasilchick, 2000),incluindo abordagens considerando as relações entre Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente; aHistória e a Filosofia da Ciência; a Física como Cultura; e a importância dos problemas.DESENVOLVIMENTO DO TEMAOs conceitos incluídos no software proposto foram selecionados tendo enquanto referência a lista consen-sual com 18 tópicos de Física Moderna para o Ensino Médio elaborada por Ostermann e Moreira (2000),a partir de um estudo Delphi que envolveu a opinião de físicos, pesquisadores em ensino de Física e pro-fessores de Física do Ensino Médio. Visando contribuir para a compreensão quanto à natureza da Ciênciae a visão da Física enquanto cultura, também foram acrescentados tópicos considerando-se as inter-rela-ções entre Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente; a História da Ciência; e a Filosofia da Ciência.FIGURA 1Tela de abertura do software, estruturado em seis módulos.O uso do hipertexto possibilitou a elaboração de uma rede conceitual na qual os links visam favorecer, aomáximo, conexões não-arbitrárias e significativas para os estudantes, tendo em vista a aprendizagem signi-ficativa. Imagens, animações e filmes foram utilizados para tornar os temas de estudo mais próximos dosestudantes e favorecer a ancoragem de conceitos na estrutura cognitiva. Foram incluídos links para a intro-dução de materiais propiciadores da ligação entre os conhecimentos prévios que o estudante possui e asnovas idéias a serem expostas, possibilitando o acesso a organizadores prévios sempre que necessário. Oslinks foram estabelecidos de forma a facilitar o percurso de trilhas – seqüências de telas – em que os con-ceitos são apresentados do maior grau de generalidade e inclusividade para os mais específicos, conformeo princípio de diferenciação progressiva. Procurou-se indicar semelhanças e diferenças entre conceitos emdiversos trechos do material desenvolvido, de modo a promover a reconciliação integrativa. A flexibilida-de dos links permite ao estudante retomar assuntos prévios relacionados ao item atual em estudo quandodesejar. Os links no hipertexto foram inseridos para possibilitar também o acesso a idéias complementares,segundo o interesse despertado nos estudantes, estimulando a aprendizagem incidental. A exploração ade-quada de um sistema hipermídia elaborado com finalidades educacionais envolve a orientação propiciada3ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005. NÚMERO EXTRA. VII CONGRESOpor um professor que conhece em profundidade os conceitos contidos nos hiperdocumentos e as relaçõesexistentes entre os mesmos, podendo sugerir trilhas segundo uma seqüência fundamentada em princípiosde aprendizagem, incentivar a livre exploração de associações possíveis mediante os links disponíveis, pro-blematizar e promover debates dos pontos relevantes. Para a abordagem em sala de aula dos conceitos principais de Física Moderna incluídos no software hiper-mídia, poderá ser utilizada uma seqüência didática incluindo as seguintes atividades:1. Problematização inicial em que o professor incentiva os participantes a exporem suas idéias relativas àsituação-problema proposta, realizando-se uma discussão em pequenos grupos e, em seguida, com aturma toda.2. Indicação pelo professor-orientador de uma trilha pelo software, ou seja, de uma série de telas com dife-rentes tópicos inter-relacionados, contendo informações teóricas e exercícios, explorados por duplas departicipantes. Os participantes podem ser estimulados a acessar links que lhes despertem interesse par-ticular, a fim de favorecer a ocorrência de aprendizagem incidental.3. Discussão das idéias acessadas entre os componentes de cada dupla, com participação do professor.4. Exposição dos conceitos explorados, realizada pelas duplas de participantes, e discussão com a turma,com participação do professor.5. Indicação de novas trilhas para favorecer a compreensão e realização de novas discussões, em duplas ecom a turma, quando necessário.6. Entrega de problemas e questões respondidos, de resumos das principais idéias estudadas e de esquemascom as relações estabelecidas entre as diversas idéias.7. Avaliação dos estudantes e discussão dos resultados.8. Apresentação de nova situação-problema, reiniciando a seqüência didática.A fim de ilustrar os critérios utilizados para o desenvolvimento do software, expõe-se, a seguir, um exem-plo de seqüência didática estruturada em cinco unidades, incluindo os objetivos educacionais associados aalguns textos e a justificativa para sua escolha e ordenação:Unidade 1Problematização: Solicitar aos estudantes que mencionem aparelhos surgidos recentemente e procuremidentificar qual a tecnologia a estes associada, seus impactos sociais e possível relação com a Física. FIGURA 2Tela introdutória do módulo Visão Inicial, mostrando os links de acesso a dois textos. 4 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005. NÚMERO EXTRA. VII CONGRESOTrilha: 01. Conceitos de Física Clássica _ 02. Conceitos de Física Moderna.Textos 01 e 02: O objetivo é caracterizar o fato de que os conceitos da Física evoluem, estabelecer a distin-ção entre Física Clássica e Física Moderna e apresentar, de modo geral e qualitativo, diversos conceitos fun-damentais da Física Moderna. Constituem organizadores prévios, visando propiciar uma ligação entre osconhecimentos que o estudante possui e as novas idéias a serem apresentadas. Apresenta links com os tex-tos Desenvolvimento Histórico da Teoria da Relatividade; e Desenvolvimento Histórico da MecânicaQuântica.Unidade 2Problematização: Solicitar aos estudantes que exponham seu entendimento sobre como o conhecimentocientífico é elaborado. Trilha: 03. Desenvolvimento Histórico da Teoria da Relatividade _ 04. Desenvolvimento Histórico daMecânica Quântica _ 05. Programas de Pesquisa.Textos 03 e 04: O objetivo é fornecer visão histórica sobre o surgimento e desenvolvimento da Teoria daRelatividade e da Mecânica Quântica, evidenciando o caráter provisório e descontínuo do conhecimentocientífico. Os textos permitem dar continuidade ao processo de apresentação geral da Física Moderna, deforma um pouco mais detalhada, contribuindo para que o estudante se familiarize com conceitos, fenôme-nos, personalidades e contexto histórico relacionados. Isto é coerente com a técnica de utilização de orga-nizadores prévios e o princípio da diferenciação progressiva. O uso de textos históricos pode contribuir paraevidenciar a Ciência enquanto construção que sofre modificações com o tempo. Os textos permitem esta-belecer links com os tópicos Programas de Pesquisa; Postulados da Teoria da Relatividade Restrita; AlbertEinstein; e Física Moderna.Unidade 3Problematização: Solicitar aos estudantes que comentem e tentem explicar a ocorrência de dessincroniza-ção de relógios devido ao movimento relativo. Trilha: 06. Postulados da Teoria da Relatividade Restrita _ 07. Dilatação do Tempo _ 08. Dessincronização de Relógios _ 09. Decaimento de Múons _ 10. A Viagem dos Gêmeos _ 11. Contração do Espaço _ 12. Momento Linear Relativístico.Texto 06: O objetivo é expor os dois postulados fundamentais da teoria da relatividade restrita. A apre-FIGURA 3Tela do texto Energia Relativística, apresentando a relação entre massa e energia.5ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005. NÚMERO EXTRA. VII CONGRESOsentação dos postulados da teoria permite iniciar a abordagem a partir das idéias mais gerais, para entãose fazer a análise das conseqüências específicas deduzidas das premissas. Apresenta links com os textosDesenvolvimento Histórico da Teoria da Relatividade; Dilatação do Tempo; e Contração das Distâncias.Texto 07: O objetivo é analisar o fenômeno de dilatação do tempo. Pelos princípios da organização seqüen-cial e da derivação progressiva, é adequado apresentar o conceito mais específico de dilatação do tempoapós os postulados da relatividade dos quais é deduzido. A reconciliação integrativa será considerada ao secomparar este fenômeno relativístico com o resultado esperado pela mecânica clássica. Apresenta linkscom os textos Postulados da Teoria da Relatividade Restrita; Dessincronização de Relógios; Decaimentode Múons; A Viagem dos Gêmeos; Contração das Distâncias; e Desenvolvimento Histórico da Teoria daRelatividade.Texto 09: O objetivo é analisar o experimento envolvendo múons, comparando seu tempo de vida quandoem repouso ou em movimento em relação ao referencial do laboratório. A análise do tempo de vida demúons situa-se em nível mais específico da hierarquia conceitual, pois ilustra a dilatação do tempo, sendomais bem avaliado após a abordagem geral deste conceito, com base no princípio da derivação progressi-va. Também contribui para tornar a dilatação do tempo algo mais plausível aos estudantes. Apresenta linkscom os textos Postulados da Teoria da Relatividade Restrita; Dilatação do Tempo; Dessincronização deRelógios; A Viagem dos Gêmeos; Contração do Espaço; e Desenvolvimento Histórico da Teoria daRelatividade.Unidade 4Problematização: Solicitar aos estudantes que comentem sobre o funcionamento dos reatores nucleares.Trilha: 13. Energia Relativística → 14. Relação entre Energia e Momento Relativístico → 15. FissãoNuclear → 16. Fusão Nuclear → 17. Radioatividade → 18. Reatores Nucleares → 19. Acidentes Nucleares.Texto 18: O objetivo é possibilitar o conhecimento dos principais processos envolvidos no funcionamentodos reatores nucleares, a conscientização quanto às dificuldades relacionadas ao lixo nuclear por eles pro-duzido e a noção sobre as implicações da geração de matéria-prima para armas nucleares a partir de suaoperação. A abordagem que enfoca as relações entre Ciência, Tecnologia, Sociedade e Ambiente contri-bui para evidenciar as aplicações práticas dos conhecimentos científicos e suas conseqüências sobre a vidadas pessoas, permitindo também a análise de questões econômicas, políticas e ambientais. O estudo dosreatores nucleares demanda a compreensão dos fenômenos de fissão e fusão nuclear, exemplificando tam-FIGURA 4Tela do texto Albert Einstein, com vídeo à esquerda e links em destaque, à direita.6 ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 2005. NÚMERO EXTRA. VII CONGRESObém a relação entre massa e energia. Por isso, este tema foi introduzido neste ponto, obedecendo à orga-nização seqüencial e à derivação progressiva. Apresenta links com os textos Fissão Nuclear; Fusão Nuclear;Acidentes Nucleares; e Armas Nucleares.Unidade 5Problematização: Considerando o lançamento da bomba atômica sobre Hiroshima e Nagasaki, solicitaraos estudantes que comentem sobre a responsabilidade dos cientistas diante das descobertas que realizame suas implicações. Trilha: 20. Albert Einstein → 21. Projeto Manhattan → 22. Armas Nucleares → 23. Ciência e Ética.Texto 23: O objetivo é apresentar conceitos de Ética e a importância de considerá-la no desenvolvimentoda pesquisa científica e nas aplicações resultantes desta atividade. O estudo da Ética e de suas relações coma Ciência é importante para o desenvolvimento humano dos estudantes, podendo contribuir para as metaseducativas de formar cidadãos críticos e conscientes das questões éticas que permeiam as ações em socie-dade. O debate proposto insere-se naturalmente após se levantar a questão das armas nucleares, segundoos princípios da organização seqüencial e da derivação progressiva. O texto apresenta links com os textosArmas Nucleares; Projeto Manhattan; e Albert Einstein.CONCLUSÃONeste trabalho, examinou-se a metodologia empregada na estruturação de um software educacional, evi-denciando-se a possibilidade de conciliar a hipermídia, os princípios de aprendizagem de Ausubel e as pes-quisas em Educação para a Ciência. Este software e a seqüência didática exemplificada foram elaboradostendo em vista uma pesquisa mais ampla relativa à construção de conceitos com apoio da hipermídia. REFERÊNCIASAUSUBEL, D. P. (1976). Psicología educativa; un punto de vista cognoscitivo. México: Editorial Trillas.BABBITT, B. C. & USNICK, V. (1993). Hypermedia: a vehicle for connections. Arithmetic teacher, April, pp. 430-432.KRASILCHIK, M. (2000). Reformas e realidade: o caso do ensino das ciências. São Paulo em Perspectiva, Vol. 14 (1),pp. 85-93.OSTERMANN, F. & MOREIRA, M. A. (2000). Uma revisão bibliográfica sobre a área de pesquisa “física modernae contemporânea no ensino médio”. Investigações em Ensino de Ciências, Vol. 5 (1). Disponível em:<http://www.if.ufrgs.br/public/ensino/vol5/ n1/v5_n1_a2.htm>. Acesso em: 10 jan. 2003.PAOLUCCI, R. (1998). The effects of cognitive style and knowledge structure on performance using a hypermedia learning system. Journal of Educational Multimedia and Hypermedia, Vol. 7 (2-3), pp. 123-150.

Uma proposta de ensino de Física Moderna utilizando a hipermídia

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