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ACTIO, Curitiba, v. 4, n. 2, p. 71-86, mai./ago. 2019.
http://periodicos.utfpr.edu.br/actio
Experimentação em física apoiada por
objetos de aprendizagem
RESUMO
Ivanderson Pereira da Silva
ivanderson@gmail.com
orcid.org/0000-0001-9565-8785
Universidade Federal de Alagoas (UFAL),
Maceió, Alagoas, Brasil
Luis Paulo Leopoldo Mercado
luispaulomercado@gmail.com
orcid.org/0000-0001-8491-6152
Universidade Federal de Alagoas (UFAL),
Maceió, Alagoas, Brasil
fulano@gmail.comorcid.org/0000-0001-
8327-9147
Instituição (SIGLA), Cidade, Estado, País
Beltrano de Tal
beltrano@gmail.com
orcid.org/0000-0001-8327-9147
Instituição (SIGLA), Cidade, Estado, País
Este estudo teve por objetivo sistematizar experiências de experimentação em Física
apoiadas em objetos de aprendizagem. Trata-se de um ensaio qualitativo, de natureza
bibliográfica, fundamentado nos pressupostos da revisão sistemática de literatura. A partir
desse referencial metodológico foi possível constatar que os recursos virtuais disponíveis
na atualidade apresentam ricas potencialidades para apoiar a experimentação em Física.
Por meio da experimentação em Física apoiada em objetos de aprendizagem é possível
desenvolver relevantes propostas demonstrativas, comprobatórias ou investigativas. Tais
propostas podem contribuir tanto para o uso em contextos de ensino e aprendizagem
presenciais quanto em contextos híbridos ou online. Do mesmo modo, é possível explorar
esses recursos tanto na Educação Básica, quanto no Ensino Superior, seja para o ensino ou
para a pesquisa. Há de se ponderar, porquanto, que a exploração dos experimentos virtuais
precisa ser muito bem acompanhada e problematizada para que a visualização da simulação
não seja apreendida pelos sujeitos como uma reprodução do fenômeno, tal como se
apresenta na natureza. Assim, a experimentação apoiada por objetos de aprendizagem abre
múltiplas possibilidades para o trabalho pedagógico em Física; para a criação de mais e
melhores práticas pedagógicas e, consequentemente, para novas formas de ensinar e
aprender na contemporaneidade.
PALAVRAS-CHAVE: Experimentos virtuais. Objetos de aprendizagem. Ensino de física.
ACTIO, Curitiba, v. 4, n. 2, p. 71-86, mai./ago. 2019.
INTRODUÇÃO
A experimentação em Física tem se apoiado em recursos virtuais para
atender às demandas de ensino e aprendizagem que se apresentam no cenário
contemporâneo (FUIJII; SILVEIRA, 2006; ESCANHOELA; STUDARD, 2012). Tais
recursos se apoiam fortemente no conceito de objeto de aprendizagem. Esses, se
caracterizam por serem unidades digitais, granulares, que podem ser reutilizados
e combinados uns com os outros e cujo movimento de desenvolvimento,
classificação, organização, distribuição e recuperação permite aos sujeitos trilhas
cognitivas inovadoras.
Dadas as potencialidades didáticas que esses recursos apresentam, nos
mobilizamos no sentido de sistematizar experiências de experimentação em Física
apoiadas em objetos de aprendizagem. Para atender a esse objetivo,
empreendemos uma síntese de múltiplos estudos publicados em revistas
científicas, anais de eventos, teses e dissertações.
Nesse sentido, do ponto de vista metodológico, é possível classificar este
estudo como uma revisão sistemática de literatura. Segundo Ramos et al (2014),
esse tipo de pesquisa consiste num método em que se analisa de forma sistêmica
vários trabalhos, sobre um determinado tema. Consiste num tipo específico de
pesquisa bibliográfica por meio do qual o investigador mapeia a literatura científica
que tratou de um determinado tema e sistematiza os resultados e conclusões a
que se chegou.
Os resultados do movimento de síntese que realizamos neste trabalho
estão organizados da seguinte forma: num primeiro momento discutimos sobre os
objetos de aprendizagem e seus repositórios e por fim apresentamos estratégias
didáticas a partir das quais os professores podem organizar práticas experimentais
de Física apoiadas em objetos de aprendizagem.
OBJETOS DE APRENDIZAGEM COMO EXPERIMENTOS VIRTUAIS DESICA
Segundo Silva e Silva (2017, p. 140), “a inserção do computador e de
dispositivos móveis nas escolas como instrumentos didáticos vem ganhando
espaço progressivamente e seus usos m se tornando uma tendência mundial”.
Tendo em vista que o cenário contemporâneo favorece a exploração pedagógica
das Tecnologias da Informação e Comunicação (TIC), bem como sua alta
penetração social, é inegável que o ensino de Física deva se apropriar dos ganhos
que tais recursos tecnológicos podem trazer para o fenômeno da aprendizagem.
Dentre esses ganhos é possível apontar o advento dos objetos de aprendizagem
que têm a capacidade de simularem experimentos de Física.
A temática dos objetos de aprendizagem vem sendo discutida no Brasil
desde a década de 90, quando o Ministério da Educação (MEC) manifestou
interesse em desenvolver unidades digitais autocontidas que não exigiam
orientações externas para seu uso (MERCADO et al, 2009). Comumente,
encontram-se na literatura diferentes termos para definir tais recursos: objetos de
aprendizagem (PRATA; NASCIMENTO, 2007), objeto virtual de aprendizagem
(MERCADO, 2008), objetos digitais de aprendizagem (ALVES; SOUZA, 2005),
objetos educacionais (SOUZA et al, 2007); objetos de enseñanza, pedagógicos,
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instrucciónales, académicos, de conocimiento, de contenido, o de información
(GELIZ et al, 2013, p. 6).
Não há ainda um consenso sobre quem primeiro utilizou o termo “objetos
de aprendizagem” para denotar essas unidades de instrução. Porém, muitos o
creditam à Wayne Hodgins, que teria criado o termo ao observar seu filho
brincando e construindo coisas com o jogo Lego enquanto pensava sobre
estratégias de aprendizagem (MIRANDA et al, 2011). A metáfora do Lego foi a
primeira a ser utilizada para explicar a lógica de composição proporcionada pelos
objetos de aprendizagem. Uma representação dessa metáfora pode ser visualizada
a partir da Figura 1.
Figura 1 Metáfora do Lego
Fonte: Autoria própria (2019).
A partir dessa representação é possível perceber que os objetos de
aprendizagem podem ser unidades tão pequenas quanto um pequeno vídeo, ou
texto, ou uma imagem estática, ou até mesmo uma animação gráfica. Esses
recursos podem ser combinados para formar uma unidade maior, multi/hiper/
midiática, e com um propósito educacional bem definido. Sua granularidade
permite que um mesmo objeto de aprendizagem possa ser utilizado em conjunto
com outros e com isso possam formar novas unidades de conteúdo.
A metáfora do Lego, apesar de favorecer a compreensão da lógica
composicional desses recursos, apresenta uma grave fragilidade, pois transparece
a falsa impressão de que qualquer objeto de aprendizagem se combina com outro
e produz um resultado interessante. Nem sempre essa combinação é harmônica.
Nesse sentido, Wiley (2000) sugeriu a metáfora do átomo em substituição à
metáfora do Lego.
Nessa representação percebemos que as unidades de conteúdo precisam
ser concatenadas de tal maneira que dialoguem entre si e alcancem os objetivos
propostos. Para se formar uma molécula é preciso que haja uma harmonia na
combinação dos átomos. Do mesmo modo, é fundamental que a combinação de
diferentes recursos midiáticos seja harmoniosa e contribua para os fins a que se
destina. Essa metáfora também chama atenção para a distinção entre os
elementos geradores e o produto final. A molécula de oxigênio, quando combinada
com duas moléculas de hidrogênio, produz água que, embora conserve os
elementos originais em sua estrutura molecular, se constitui numa substância
significativamente distinta de suas geratrizes. Ao tomar essa metáfora como
referencial, reconhecemos que a composição de objetos de aprendizagem maiores
a partir de recursos menores, produz resultados que podem assumir funções
singulares e significativamente distintas dos elementos que o geraram.
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Segundo Miranda et al (2011, p. 3) essa substituição é válida no sentido de
que, “(a) nem todo átomo pode ser combinado com outro átomo; (b) átomos
podem ser montados em certas estruturas prescritas pela sua própria estrutura
interna; e (c) alguma instrução é necessária para juntar átomos”.
Desde a década de 90, quando o termo foi criado (WILEY, 2000), até o
momento, evidencia-se uma polissemia conceitual. Autores como Souza et al
(2012) entenderam que o objeto de aprendizagem pode ser definido como
qualquer recurso digital, ou não-digital, utilizado em contextos de ensino ou
aprendizagem. Rocha e Oliveira (2014) os definiram como recursos digitais que
podem ser utilizados para suporte às práticas pedagógicas. Siqueira e Torres (2010)
os consideraram como recursos digitais que foram projetados com fins
educacionais. Campos et al (2014) consideram que, além de serem digitais,
apoiarem as práticas pedagógicas e serem desenvolvidos com propósitos
educacionais bem definidos, os objetos de aprendizagem precisam ser
combináveis com outros e conter um desafio cognitivo. Apesar da polifonia em
torno do conceito, existem aspectos gerais que os caracterizam. Segundo Geliz et
al (2013, p. 7), suas principais características são:
Reutilización: Objeto con capacidad para ser usado en contextos y propósitos
educativos diferentes y para adaptarse y combinarse dentro de nuevas
secuencias formativas.
Educatividad: Con capacidad para generar aprendizaje.
Interoperabilidad: Capacidad para poder integrarse en estructuras y sistemas
(plataformas) diferentes.
Accesibilidad: Facilidad para ser identificados, buscados y encontrados
gracias al correspondiente etiquetado a través de diversos descriptores
(metadatos) que permitirían la catalogación y almacenamiento en el
correspondiente repositorio.
Durabilidad: Vigencia de la información de los objetos, sin necesidad de
nuevos diseños.
Independencia y Autonomía de los objetos con respecto de los sistemas
desde los que fueron creados y con sentido propio.
Generatividad: capacidad para construir contenidos, objetos nuevos
derivados de él. Capacidad para ser actualizados o modificados, aumentando
sus potencialidades a través de la colaboración.
Dentre as características apontadas, destacamos a reusabilidade e a
granularidade como as mais citadas entre os autores. Para Lagresca et al (2012, p.
546), a reusabilidade diz respeito à capacidade de “ser utilizados em diferentes
situações de aprendizagem”. Silveira et al (2006, p. 69-70) afirmam que “a
granularidade de um objeto refere-se ao grau de detalhe ou precisão da
informação nele contida, assim como também refere-se a seu tamanho,
capacidade de decomposição e potencial de reuso”.
Observa-se que a reusabilidade e a granularidade estão relacionadas e são
diretamente proporcionais. Segundo Gibbons et al (2003, apud SILVEIRA et al,
2006, p. 70), “quanto mais um objeto é reutilizável, mais difícil a automatização do
seu reuso. Da mesma maneira, quanto menos reusável um objeto for, mais fácil é
a automação de seu reuso”. Fuijii e Silveira (2006, p. 214) complementam essa
ideia afirmando que “para aumentar o potencial de reutilização é necessário
diminuir o grau de acoplamento entre eles, ao mesmo tempo em que se mantém
uma fina granulação de conteúdo”.
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Se tomarmos a metáfora do átomo proposta por Wiley (2000), podemos
afirmar que esses recursos “podem estar dispostos como átomos (OA de alta
granularidade), que permitem uma grande variedade de combinações entre si. Ou
podem ser como macro-moléculas (OA de baixa granularidade), entidades
complexas, porém com menor capacidade de recombinação” (BEVILAQUA et al,
2010, p. 4).
Ao dispor de objetos de aprendizagem como recursos que suportam
experimentos virtuais de Física, Silva e Silva (2017, p. 43), destacam vantagens e
desvantagens de seu uso pedagógico:
São várias as vantagens do uso dos experimentos virtuais no ensino de Física.
Estes experimentos podem ser realizados em casa, salas de aulas e outros
locais sem grande custo. Se o acesso aos computadores e à internet forem
adequados é possível a realização da experiência a qualquer hora do dia,
durante todos os dias do ano. Deste modo, os experimentos virtuais
aparecem como uma alternativa para ausência de laboratórios de Ciências ou
de experimentos que, por questões de segurança, espaço físicos, ou custo,
tornam-se inviáveis de serem realizados fora do contexto da simulação
computacional. A experimentação virtual também carrega alguns riscos
quanto se trata da veracidade das leis físicas. Um laboratório virtual produz
experimentos que assentam, normalmente, em modelos. Se os modelos
forem mal implementados, a simulação pode induzir o sujeito a erros
conceituais. Outra desvantagem dos experimentos virtuais, encontra-se no
contato que o aluno perde com os equipamentos. A coleta de dados, os
resultados obtidos e as modelagens matemáticas são pré-estabelecidas pela
máquina. Assim, o sujeito deixa de aprender com o erro e com as repetições
dos experimentos. É claro que os experimentos virtuais são importantes,
podem contribuir para a motivação dos alunos, mas não devem assumir um
papel único em sala de aula. Deve aparecer como uma opção a mais para o
professor e para o aluno.
Nesse sentido, apesar de apresentarem importantes ganhos potenciais
para o desenvolvimento de práticas experimentais no ensino de Física, é
fundamental que não se perca de vista que tais recursos não são neutros. O uso
que se faz deles pode conduzir os sujeitos a diferentes experiências didáticas.
Uma vez que se dispõe de quantidade considerável de objetos de
aprendizagem, necessita-se organizá-los e classificá-los. Os bancos de dados que
armazenam tais recursos são denominados repositórios de objetos de
aprendizagem (ROA). Segundo Fuijii e Silveira (2006, p. 213) um ROA “não permite
somente o armazenamento e a recuperação dos dados, mas também seu
compartilhamento e reuso”, utilizando-se para isso de descritores chamados
metadados. Souza et al (2012, p. 3), definem os metadados como “descrições
sobre o objeto, informações a respeito de dados”.
O desafio de selecionar e/ou compor experimentos virtuais na perspectiva
dos objetos de aprendizagem exige que o professor não só saiba onde encontrar
os recursos digitais necessários, como também saiba selecioná-los
adequadamente. Para contribuir com essa questão no sentido de indicar possíveis
ROA, listamos no quadro 1 alguns desses que têm sido validados e explorados
pelos professores e pesquisadores em ensino de Física.
Neste trabalho iremos considerar o perfil conceitual para entropia e
espontaneidade a partir da apresentação de Amaral, Mortimer e Scott (2014), na
qual existem apenas três zonas, a saber: zona perceptiva/intuitiva, que exprime a
ideia de naturalidade na ocorrência dos fenômenos, zona empírica, relacionada a
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consideração das condições para ocorrência, e zona racionalista, que exprime o
formalismo matemático e a interpretação mais profunda da entropia e da
espontaneidade.
A seguir apresentaremos a metodologia para coleta e análise dos dados
para essa pesquisa.
Quadro 1 Repositórios de objetos de aprendizagem
Autor
Conceito
e-Física
http://www.cepa.if.usp.br/e-fisica/
Laboratório e Ciência
http://chemlab.byu.edu
Experimentos Virtuais da
UFRJ
http://www.if.ufrj.br/~marta/aplicativos
Simulations and Games
http://www.mrmont.com/games/
Apllets Java de Física
https://www.walter-fendt.de/phys.htm
Physclips
http://www.animations.physics.unsw.edu.au/
Fisicanimada
http://fisicanimada.blogspot.com/
Regents Exam Prep Center
Physics
http://www.regentsprep.org/Regents/physics/physics.
cfm
comPADRE
http://www.compadre.org
Domínio Público
http://www.dominiopublico.gov.br/
DSpace
http://www.dspace.org/
CAREO
http://www.careo.org
FREE
http://www.ed.gov/free
MERLOT
http://www.merlot.org
PhET
http://phet.colorado.edu/
BIOE
http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/
Pion
http://www.sbfisica.org.br/v1/novopion/
CESTA CINTED
http://www.cinted.ufrgs.br/CESTA/cestadescr.html
Science Netlinks
http://www.sciencenetlinks.com/
Wisc
http://www.wisc-online.com/
Universidade do Minho
Vlabs
http://vlabs.uminho.pt
Núcleo de Construção de
Objetos de Aprendizagem
(NOA/UFPB)
http://www.fisica.ufpb.br/~romero/objetosaprendizag
em/index.html
Fonte: dados da pesquisa (2019).
Uma interface semelhante aos ROA são os Referatory (NASCIMENTO,
2009). Nos ROA, os sujeitos podem fazer download ou upload dos conteúdos direto
de do banco de dados do repositório. Os Referatory não disponibilizam essa
possibilidade. Tratam-se de interfaces que reúnem links de conteúdos digitais que
são disponibilizados em diferentes ROA da internet.
ACTIO, Curitiba, v. 4, n. 2, p. 71-86, mai./ago. 2019.
Para a criação de objetos de aprendizagem mais específicos e sofisticados,
geralmente é necessária a articulação de uma equipe multidisciplinar que envolve:
a) especialistas na área de ensino; b) equipe de programação; c) equipe
pedagógica; d) equipe de design gráfico. Além de uma boa infraestrutura e de
apoio institucional para essa finalidade.
De modo mais simples, se o professor de Física quiser explorar as 3 Leis de
Newton, por exemplo, a partir de uma prática experimental apoiada em objetos
de aprendizagem ele pode recorrer aos ROA ou aos Referatory, fazer o download
dos conteúdos e organizar a atividade de modo que os diferentes recursos possam
ser combinados numa sequência lógica.
de se considerar, porém, que a composição dos experimentos virtuais
pode servir a diferentes propósitos de aprendizagem e a diferentes tipos de
experimentação dependendo das concepções e abordagens didáticas que se
fizerem presentes. Discutiremos, na seção seguinte, as possibilidades do trabalho
experimental em Física em contextos didáticos.
EXPERIMENTAÇÃO EM FÍSICA BASEADA EM OBJETOS DE APRENDIZAGEM
O trabalho pedagógico com o uso de experimentos virtuais pode ser
conduzido a partir de diferentes abordagens. O papel do professor, do estudante
e a relação dos sujeitos com esses recursos varia em cada uma dessas abordagens.
Com base nos estudos de Lima e Teixeira (2014); Azevedo et al (2009); Giordan
(1999); Francisco Junior et al (2008); Pessanha et al (2010), Lima e Teixeira (2011);
Carvalho et al (2013) e Bassoli (2014), foi possível classificar as práticas
experimentais apoiadas em objetos de aprendizagem em pelo menos três
categorias: experimentação demonstrativa, experimentação comprobatória e
experimentação investigativa.
A) EXPERIMENTAÇÃO DEMONSTRATIVA
Segundo Pessanha et al (2010, p. 2), a demonstração experimental “é uma
oportunidade de visualização da ação dos conceitos abordados em aula”. Para
Carvalho et al (2013, p. 44), as experiências demonstrativas o utilizadas para
favorecer “a visualização de fenômenos, verificação de leis ou medição de
constantes físicas”. Trata-se de uma excelente estratégia de contextualização dos
conteúdos, bem como um bom recurso para apresentar um procedimento, ou
aparato a toda a turma.
São exemplos de demonstração experimental as aulas nas quais o
professor leva para a sala de aula (presencial, híbrida ou online) um experimento
e o realiza diante dos estudantes utilizando o fenômeno para introduzir, conduzir
ou encerrar a aula. Tal demonstração pode ser realizada com o uso de
experimentos convencionais ou por meio do apoio de equipamentos de
reprodução audiovisual como TV, vídeo, projetor multimídia etc. Segundo Gaspar
e Monteiro (2005, p. 227-228), alguns fatores podem favorecer a demonstração
experimental. São eles:
[...] a possibilidade de ser realizada com um único equipamento para todos
os alunos, sem a necessidade de uma sala de laboratório específica, a
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possibilidade de ser utilizada em meio à apresentação teórica, sem quebra de
continuidade da abordagem conceitual que está sendo trabalhada e, talvez o
fator mais importante, a motivação ou interesse que desperta e que pode
predispor os alunos para a aprendizagem.
Observa-se que, para a realização de demonstrações, o investimento
financeiro e o tempo dispendido são menores, uma vez que dispensa o ambiente
do laboratório e podem ser realizadas ao longo da aula. Assim, a demonstração
experimental “é uma ótima oportunidade de problematizar conteúdos e conceitos
e fazer pensar” (SILVA et al, 2012, p. 147).
No cenário específico dos experimentos virtuais, “as simulações podem
servir como demonstrações em aulas expositivas” (ARANTES et al, 2010, p. 29) e
podem favorecer uma visualização mais ampla a partir de projetores multimídia.
O professor pode repetir diversas vezes o experimento com agilidade e se utilizar
dos recursos que a simulação dispuser. Nesse caso é possível, inclusive,
demonstrar experimentos que jamais seriam possíveis de serem realizados no
ambiente escolar. Esse é o caso, por exemplo, de experimentos com animais;
experimentos que colocam em risco a integridade física dos sujeitos; e até mesmo
experimentos muito caros.
As simulações podem contribuir de modo especial para demonstrar
experimentos que enfocam conceitos abstratos e que desafiam as concepções que
emergem da realidade cotidiana dos sujeitos, como, por exemplo, relatividade
especial, Física de altas temperaturas ou interações fundamentais da matéria
(NUNES et al, 2016).
B) EXPERIMENTAÇÃO COMPROBATÓRIA
A abordagem experimental comprobatória é utilizada quando o professor
espera que seus estudantes verifiquem, a partir de práticas experimentais, a
validade de algum dado, princípio, lei ou modelo. Geralmente os estudantes
seguem um roteiro bem definido com o objetivo de comprovar
experimentalmente aquilo que já se conhece. Segundo Lima e Teixeira (2011, p. 8),
nos experimentos comprobatórios
(...) os participantes executam o procedimento e etapas pré-definidos por um
roteiro, confirmando o que havia sido discutido anteriormente ou
antecipando o que será exposto na teoria, não havendo possibilidade de
resultados diferentes dos já pré-determinados.
Caso os resultados sejam divergentes daquilo que está previsto
teoricamente, o estudante deverá refazer o experimento no sentido de corrigir o
erro cometido.
Tendo em vista que os objetos de aprendizagem simulam graficamente um
modelo matemático, não é possível considerar uma prática que explore
exclusivamente esse tipo de recurso em uma experimentação comprobatória. No
entanto, é possível utilizar objetos de aprendizagem para apoiar tais práticas. Um
bom exemplo de experimentação comprobatória apoiada em objetos de
aprendizagem é o “Projeto Eratóstenes”.
Segundo Santos et al (2012), o Projeto Eratóstenes nasceu nos Estados
Unidos (EUA) em 2005 como uma das ações de comemoração do ano mundial da
Física, e foi eleito um dos dez experimentos mais belos. Atualmente, o projeto é
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realizado a partir da colaboração de escolas de vários países do mundo. No Brasil,
colaboramos junto com os países da América Latina por meio de escolas e outras
instituições de ensino. O projeto consiste em desafiar os estudantes a
determinarem o diâmetro da Terra utilizando um Gnomon (que consiste numa
haste fincada perpendicularmente no solo), uma régua e um software planetário.
Inicialmente, para participar desse projeto, é necessário se cadastrar no site:
https://sites.google.com/site/projetoerato/.
Após o cadastro é preciso definir as datas nas quais serão realizadas as
medidas que permitirão aos estudantes, após o adequado tratamento
matemático, determinar o diâmetro da Terra. Na sequência, é preciso procurar
escolas parceiras para o intercâmbio de dados e medidas. Segundo Santos et al
(2012, p. 11419), “os organizadores recomendaram que as escolas parceiras
estivessem em paralelos cuja distância mínima fosse de 400 km, minimizando os
erros envolvidos no cálculo do raio da Terra”. Verifica-se, assim, que os estudantes
utilizam os objetos de aprendizagem, interagem por meio da internet com
estudantes de outros países, realizam medidas, colaboram uns com os outros e
protagonizam a experimentação.
No ensino superior, a pesquisa no campo da Física Teórica se apoia
fortemente no desenvolvimento de simulações que favoreçam a visualização
gráfica de modelos matemáticos. A pesquisa nesse campo busca evidências que
comprovem a validade do modelo e, nesse sentido, se aproxima de uma
experimentação virtual comprobatória. Por outro lado, a exploração dos
experimentos virtuais precisa ser muito bem acompanhada e problematizada, para
que a visualização da simulação não seja apreendida pelos sujeitos como uma
reprodução do fenômeno, tal como se apresenta na natureza (MEDEIROS;
MEDEIROS, 2002). A construção do experimento virtual se apoia em modelos que,
apesar de nos auxiliarem na compreensão do mundo natural, não correspondem
fielmente à realidade.
C) EXPERIMENTAÇÃO INVESTIGATIVA
Nas práticas experimentais, para além das abordagens demonstrativa e
comprobatória, é possível também considerar a experimentação investigativa.
Segundo Lima e Teixeira (2011, p. 10), a abordagem experimental investigativa
amplia “o sentido dos fenômenos e o significado das descrições científicas
presentes nas discussões e atuação do ensino das ciências”. Para Carvalho et al
(2013, p. 56), “ao realizar estas investigações, os estudantes desenvolvem uma
melhor compreensão acerca da natureza e processos da ciência, bem como do
modo como os cientistas trabalham”.
Lima e Teixeira (2014, p. 4533) compreendem que o experimento
investigativo é “aquele que problematiza situações e considera possíveis
respostas, sem roteiro pré-definido e rigoroso, e sem resultados pré-determinados
na vivência de uma experimentação”. Ao invés de manipular os experimentos com
vistas a observação de como o fenômeno pode ser modelado, ou mesmo de
comprovar experimentalmente aquilo que afirma a teoria, dentro dessa
abordagem os estudantes são desafiados a resolver um problema utilizando a
experimentação.
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Geralmente a solução desse problema é realizada colaborativamente.
Grupos de estudantes colaboram uns com os outros sob a supervisão do professor,
por isso os experimentos investigativos envolvem “obrigatoriamente, discussão de
ideias, elaboração de hipóteses explicativas e experimentos para testá-las”
(BASSOLI, 2014, p. 581). O estudante formula questões, planeja e implementa
investigações para apresentar respostas ao problema proposto.
Dentro dessa abordagem é importante que o estudante
(...) tenha oportunidade de supor as causas explicativas do fenômeno, que
seja desafiado a testar suas próprias hipóteses, que tenha o olhar atento e
investigativo para propor resoluções diante do problema, que consiga fazer
comparações, confrontar resultados, duvidar das informações (LIMBERGER;
BRANDOLT; BERTOGLIO, 2016, p. 60).
Experimentos investigativos reconhecem a ciência como um produto
humano que está em contínuo movimento de revisão. Nessa perspectiva, os
saberes produzidos pela ciência podem ser refutados dando lugar a novos
conhecimentos capazes de explicar melhor aquilo que anteriormente era
incompreendido, pouco compreendido ou compreendido de forma equivocada.
Como exemplos de práticas com experimentos virtuais apoiados em
objetos de aprendizagem, é possível apresentar as experiências descritas por
Souza e Aguiar (2010) e Aguiar e Pereira (2012).
Na pesquisa em que Souza e Aguiar (2010) realizaram com estudantes de
três escolas públicas de Niterói-RJ, os autores exploraram o Google Earth para a
medição da velocidade das embarcações fotografadas e cujas imagens estavam
disponíveis nesse software. Segundo esses autores, o desafio era medir a
velocidade dos barcos que aparecem nas imagens captadas e “isso é possível
porque o movimento dos barcos deixa para trás uma esteira de ondas que pode
ser observada em detalhes nas fotografias acessadas pelo programa” (p. 1). O
padrão de ondas é conhecido por ondas divergentes e as equações para o
tratamento analítico do problema são de baixa complexidade.
Outro software que não foi desenvolvido para o ensino de Física e que vem
sendo explorado para o desenvolvimento de atividades experimentais
investigativas no contexto do ensino e da aprendizagem de conceitos físicos é o
Audacity. Trata-se de um software livre, de conteúdo aberto e que disponibiliza o
download gratuito. Aguiar e Pereira (2012) exploraram as potencialidades do
Audacity para a medição de intervalos de tempo muito menores que um décimo
de segundo, utilizando recursos de gravação e análise de som disponíveis em
praticamente qualquer computador pessoal. Segundo esses autores:
Embora a precisão de cronômetros manuais chegue atualmente a milésimos
de segundo, não é possível utilizá-los para medir acuradamente intervalos de
tempo inferiores ao tempo de reação humano, que é da ordem de décimos
de segundo. Esse problema geralmente é resolvido com auxílio de
cronômetros eletrônicos acoplados a photogates. Entretanto, tais
equipamentos são relativamente caros e estão fora do alcance da maioria das
escolas brasileiras (AGUIAR; PEREIRA, 2012, p. 01).
No experimento desenvolvido por esses pesquisadores, foram captadas
ondas sonoras emitidas no chute de uma bola e na sua colisão com a parede, com
o auxílio de um microfone conectado a um computador posto a meia distância do
ponto onde a bola foi chutada e onde ela colidiu com a parede. O som captado
serviu para calcular a velocidade com que a bola foi chutada. Num segundo