MÉTODOS EDUCACIONAIS DE APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA APLICADOS AO ENSINO DA FÍSICA ACÚSTICA NA ÁREA DA CONSTRUÇÃO CIVIL

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1 MÉTODOS EDUCACIONAIS DE APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA APLICADOS AO ENSINO DA FÍSICA ACÚSTICA NA ÁREA DA CONSTRUÇÃO CIVIL Alexandre Botari 1, Janaina Conversani Botari 2 Abstract This work has as its main objective to present the effectiveness of alternative approaches to traditional didactic instrumentation teaching-learning facilitation in pupils of the course of Civil Technology within the context of physics acoustics to the discipline of Environmental Comfort. There was use of pre and post questionnaires pedagogical application of Interventional some computational tools presented during the lectures. This work will be addressed significant learning in the context of the theory of David Ausebel, enabling a better diagnosis of the results in the questionnaires applied to students. Thus, a quantitative and qualitative analysis of the educational intervention provided by the pedagogical approach of the content, as well as check the associability of prior knowledge from teaching/learning obtained during high school and of the multiple experiences of students. Index Terms Physics Acoustics; significant learning; Alternative Conception; Acoustic Comfort. INTRODUÇÃO Diante da importância do ensino da Física para a compreensão da disciplina de Conforto Acústico, inserido no programa dos cursos de construção civil e afins, cabe ao professor a tarefa de tentar combater as dificuldades de seus alunos, proporcionando-lhes experiências de aprendizagem eficazes, procurando atualizar, tanto quanto possível, os instrumentos pedagógicos que utiliza. Porém, uma reflexão a respeito de como utilizar tais atividades é necessária para que possam realmente contribuir para uma aprendizagem significativa. Esse estudo insere-se na linha de pesquisa Ensino, Aprendizagem Significativa, tendo como pressuposto que as características dos conhecimentos prévios são determinantes para as ocorrências das associações de conhecimentos e assim a ocorrência das novas aprendizagens. A análise apoiou-se na teoria da aprendizagem significativa de Ausubel e colaboradores e na teoria de Lev Vigotski. Este trabalho possui como referenciais teóricos a teoria da aprendizagem significativa de David Ausubel e colaboradores e a teoria da interação social de Lev Vigotski, ambas classificadas como cognitivistas, ou seja, preocupamse em estudar como ocorrem e quais os mecanismos envolvidos na construção da estrutura cognitiva do indivíduo. Outro ponto de base comum entre essas duas teorias é a importância que se dá à linguagem no desenvolvimento cognitivo do aprendiz. O conceito chave da teoria de David Ausebel é o de aprendizagem significativa: Para Ausubel, aprendizagem significativa é um processo por meio do qual uma nova informação se relaciona, de maneira substantiva (não-literal) e não-arbitrária, a um aspecto relevante da estrutura cognitiva do indivíduo. Isto é, nesse processo a nova informação interage com uma estrutura de conhecimento específica, a qual Ausubel chama de conceito subsunçor ou, simplesmente, subsunçor, existente na estrutura cognitiva de quem aprende [1]. Para [2] a associação/ interação entre informações novas e conhecimentos prévios pressupõe que os conceitos subsunçores potencializem a aprendizagem, apresentando como características a capacidade de discriminalidade, abrangência, disponibilidade, estabilidade e clareza, sobretudo, por meio da aprendizagem de conceitos e de proposições [3]. A partir dessa associação/interação entre uma nova informação e a estrutura de conhecimento específica do indivíduo, o conceito subsunçor sofre uma re-elaboração, desenvolvendo-se e tornando-se mais amplo, aumentando assim sua capacidade de se relacionar a novas informações. Sendo assim, os subsunçores são diferentes e específicos a cada indivíduo. Essa diferença ocorre pela experiência de aprendizagem de cada um. Contrário à aprendizagem significativa está a aprendizagem mecânica que surge quando a nova informação não possui associação/interação com conceitos já existentes na estrutura cognitiva do aprendiz, ou seja, o novo conceito não possui ligação/relação com subsunçores específicos. No entanto, para Ausubel, a aprendizagem mecânica e aprendizagem significativa podem ser vistas como dois extremos de um contínuo [1]. Outra possibilidade, citada por Ausubel para o desenvolvimento de conceitos subsunçores e conseqüente facilitação da aprendizagem significativa, é através do uso de organizadores prévios. Estes organizadores prévios são materiais apresentados aos alunos antes do conteúdo a ser aprendido, tendo a função de servir como uma introdução, uma ligação entre aquilo que o estudante conhece e aquilo que ele deve conhecer [1]. 1 Alexandre Botari. Professor Adjunto do Departamento de Tecnologia DTC da Universidade Estadual de Maringá UEM. Av. Angelo Moreira da Fonseca, Zona VII CEP: Umuarama PR Brasil. Phone: abotari@uem.br 2 Janaina Conversani Botari. Professora Colaboradora do Departamento de Tecnologia DTC da Universidade Estadual de Maringá UEM. Av. Angelo Moreira da Fonseca, Zona VII CEP: Umuarama PR Brasil. Phone: jcbotari2@uem.br DOI /SHEWC

2 No ensino da Física, a aprendizagem pode ser conduzida a uma aprendizagem mais significativa no momento em que não se exija dos alunos respostas prontas exatamente iguais àquelas dos livros ou das apostilas, ou então, a cobrança de simples memorização de gráficos e equações sem a devida compreensão do seu significado (aprendizagem mecânica). Ao contrário disso, deve-se deixar que o aluno expresse ao seu modo (com suas palavras) a explicação sobre uma questão teórica ou sobre um experimento que acabou de vivenciar. A partir de situações como esta, pode-se realmente analisar como os conceitos em questão estão organizados na sua estrutura cognitiva e verificar se está ocorrendo efetivamente, ou não, uma aprendizagem significativa. Desse modo o professor deve, com base nestes conhecimentos prévios identificados, utilizar recursos que facilitem a aquisição conceitual pelo aluno do objeto de estudo de uma maneira significativa [1]. A teoria de Vigotski encontra-se baseada na premissa de que para a compreensão do desenvolvimento cognitivo do indivíduo deve-se levar em consideração o contexto social e cultural no qual ele se encontra, ou seja, o desenvolvimento cognitivo é fortemente influenciado pelo meio em que vive. Segundo a nossa concepção, o verdadeiro curso do desenvolvimento do pensamento não vai do individual para o socializado, mas sim do social para o individual [4] Neste momento, as relações sociais passam ser funções mentais superiores (pensamento, linguagem) através da mediação do uso de instrumentos e signos. O instrumento é utilizado para fazer alguma coisa e o signo é algo que possui significado. O desenvolvimento cognitivo ocorre através da interiorização de instrumentos e sistemas de signos. [1]. Ocorre que, neste processo, os alunos chegam à sala de aula já com alguns (ou muitos) conceitos prévios. Para Vigotski, este fato não atrapalha o aprendizado e a aquisição de conceitos científicos é beneficiada pela presença de conceitos prévios, através de associações, ainda que sejam contraditórios. Porém, a substituição do conceito prévio pelo científico não é imediata. Esses dois conceitos podem conviver simultaneamente na mente do aluno, que dependendo das circunstâncias recorre a um ou a outro. De acordo com a teoria de Vigotski, este processo não revela uma resistência à mudança conceitual, mas sim à existência de um processo de mudança cognitiva, constituindo uma etapa na construção de uma nova estrutura cognitiva [5]. Com base no pensamento vigotskiano, espera-se que um ensino eficaz seja aquele no qual se promova várias situações e estratégias de ensino que despertem os alunos para o assunto em estudo, levando-os a uma intensa interação não só entre si, mas também com o professor. METODOLOGIA Este trabalho tem como objetivo apresentar os resultados efetivos do número de acertos que ocorreram após a intervenção didática em sala de aula. Das 07 questões aplicadas no questionário pós-intervencional 05 delas obtiveram 100 % de acertos. Prova efetiva de que embora a deficiência de conteúdos prévios ou a não associação destes por parte dos alunos, a intervenção com o programa do software referido no trabalho mostrou-se efetivo em concomitância ao conteúdo dado em sala de aula. Também pode mostrar um diagnóstico quantitativo e qualitativo em relação aos conteúdos prévios referentes a física e matemática para o ensino da acústica em alunos do curso de Tecnologia em Construção Civil para a disciplina de Conforto Ambiental. Para tanto foi elaborado e aplicado dois questionários, contendo 07 perguntas, um questionário de diagnóstico de conhecimento pré-intervencional e outro questionário de diagnóstico de conhecimento pós-intervencional. Os questionários foram concebidos a partir de perguntas elaboradas em consonância com a metodologia científica, a utilização de recursos didáticos como desenhos e imagens, e aplicações de questionamentos analíticos e reflexivos a partir de vivências em comum do cotidiano associados à Acústica e o estudo da geração e propagação de ondas. Como vimos, de acordo com a teoria da aprendizagem significativa de David Ausubel, o fator de maior importância na busca por uma aprendizagem significativa é a estrutura cognitiva do aprendiz no momento da aprendizagem. Dessa forma, com o objetivo de verificar as concepções prévias dos alunos com relação aos conceitos relacionados à Física Acústica foi elaborado este supracitado, aplicado no primeiro dia de aula aos alunos com o objetivo de averiguar suas concepções prévias (pré-teste) e novamente após estudar os conteúdos tentando verificar a ocorrência de mudança conceitual (pós-teste). Este teste constituiu-se de 07 questões, sendo que em cada uma delas é descrita uma determinada situação acompanhada de cinco alternativas, as quais o aluno deve classificar a alternativa correta e incorreta uma ou mais das sete questões, conforme Figuras 01 a 04. FIGURA 1 QUESTÃO 02 APLICADA AOS ALUNOS ATRAVÉS DO QUESTIONÁRIO PRÉ E PÓS INTERVENÇÃO 439

3 FIGURA 2 QUESTÃO 03 APLICADA AOS ALUNOS ATRAVÉS DO QUESTIONÁRIO PRÉ E PÓS INTERVENÇÃO substitui repentinamente suas concepções prévias e passa a adotar aquelas cientificamente corretas. Sendo assim, ao permitir que o estudante possa escolher mais de uma alternativa como correta ou incorreta para cada questão, permite-se ao aluno maior liberdade para expor seu pensamento. Caso contrário, a resposta do aluno não revelaria de maneira efetiva se o aluno escolheu entre a concepção prévia e a cientificamente correta mesmo concordando com ambas, pois conforme já foi tratado, pode acontecer em determinado momento da construção da sua nova estrutura cognitiva a existência simultânea destas duas concepções [5]. Na intervenção educacional fez-se uso da pedagogia tradicional, bem como recursos áudios-visuais e softwares educacionais, como os disponibilizados gratuitamente PhET SIMULATIONS, um simulador educacional da Universidade do Colorado para o ensino de acústica Figuras 5-7, e o WINPLOT PEANUT, um software livre para a simulação e visualização de gráficos e funções matemáticas. O software PhET Simulations, da Universidade do Colorado, contém simuladores de física, química, biologia, matemática, ciências da terra e alguns assuntos de pesquisa de fronteira. Muitas das simulações são encontradas em diversos idiomas, inclusive em português. Este software é livre está disponível para download através do link: ou pode ser utilizado online pelo próprio site no link: FIGURA 3 QUESTÃO 03 APLICADA AOS ALUNOS ATRAVÉS DO QUESTIONÁRIO PRÉ E PÓS INTERVENÇÃO FIGURA 4 QUESTÃO 03 APLICADA AOS ALUNOS ATRAVÉS DO QUESTIONÁRIO PRÉ E PÓS INTERVENÇÃO Esta opção de análise, ao contrário do aluno ter simplesmente que escolher uma única alternativa, possibilita a percepção do momento em que ocorre o processo de mudança conceitual, quando da aplicação do pós-teste, sendo possível verificar a co-existência de concepções intuitivas e cientificamente corretas. Conforme já abordado, de acordo com o referencial vigotskiano, este processo de mudança conceitual não é imediato, pois o aluno não FIGURA 5 A questão 02 trata-se dos meios de propagação do som. A questão 02 apresentava algumas alternativas quanto o meio em que pode ocorre a propagação do som, se em meio sólido, líquido, gasoso e no espaço. Alguns alunos assinalaram como certas todas as alternativas, considerando que seja possível o som propagar-se no espaço Muitos alunos não só erraram a questão antes da intervenção, como colocaram como certa a opção C que se tratava do espaço, 440

4 como meio de propagação do som. A figura 05 mostra de maneira visual o som dentro de uma caixa com um manômetro (medidor de pressão) externo. Conforme vai sendo eliminado o ar da câmara a propagação do som vai ficando cada vez menor. FIGURA 6 A questão 03 se trata da trajetória da propagação do som na água. A imagem na Figura 06 mostra o desempenho do software com a visualização deste movimento na água. Após aulas teóricas que incluíam conceitos sobre difração, propagação em orifícios em função da variação da frequência, juntamente a simulação mostrada na Figura 7, obteve-se um acerto de 100% nesta questão. Existe a preocupação sobre o uso de simulações poderem se constituir como obstáculos epistemológicos e pedagógicos, por isso adotamos listas de exercícios a serem resolvidos em sala de aula, para verificação da assimilação dos conceitos. Durante a resolução dos exercícios procura-se tratar dos diversos aspectos da teoria, de maneia a não se prender totalmente aos enunciados das questões.(8). A utilização destes recursos, visual, áudio e imagens, em conjunto com a metodologia de ensino tradicional mostrou-se eficaz, a medida que é possível atingir o objetivo de uma aprendizagem mais significativa. RESULTADOS E DISCUSSÃO Este trabalho é parte do estudo sobre kits e materiais didáticos virtuais para aulas de física. Assim, encontra-se num contexto que propiciou uma discussão prévia sobre formas simbólicas, modelos físicos e simulações. (7) As figura 08 apresenta as porcentagens de acertos e erros dos alunos do terceiro ano de tecnologia em construção civil do Departamento de Tecnologia Centro de Tecnologia da Universidade Estadual de Maringá DTC/CTC/UEM do ano de 2012, ao responder aos diagnósticos de conhecimento prévio e pós-intervencional. Número de alunos Acertos 0 Erros FIGURA 8 NÚMERO DE ALUNOS QUE ACERTARAM E ERRARAM AS QUESTÕES 2,3,4 E 7 APLICADA ANTES DA INTERVENÇÃO EDUCACIONAL FIGURA 7 A questão 04 mencionava o comportamento da propagação de ondas no ar com obstáculos. Tratava-se de representações da propagação de ondas no ar com obstáculos, também houveram dificuldades em aplicar conceitos físicos para a identificação das opções erradas. A partir dos dados obtidos com o questionário de conhecimento prévio, verificou-se que algumas respostas mostravam desconhecimento de conceitos básicos da física do som. Ressalta-se que após a intervenção educacional não houve justificativas incorretas do ponto de vista científico. Entretanto, com os dados obtidos pela análise e interpretação das respostas ao questionário de conhecimento após a intervenção, percebe-se claramente, a partir da Figura 8 a eficácia da intervenção educacional. Inclusive as justificativas apresentadas nas respostas após a 441

5 intervenção educacional mostraram-se cientificamente corretas. Após análise dos resultados obtidos pela aplicação dos questionários, pode-se constatar a importância relevante dos conhecimentos prévios dos alunos [6]. Tais saberes são intrinsecamente poderosos e muitas vezes difíceis de serem substituídos pelo conhecimento científico, por isto a necessidade também de priorizar as bases da educação no processo da aprendizagem. É importante perceber os desserviços gerados pelos meios de informação e comunicação de massa em vincular sons e imagens que não condizem com os conhecimentos científicos, o que produz conceitos subsunçores segundo a teoria de Ausebel, resilientes às intervenções tradicionais [6]. CONCLUSÃO É importante também procurar meios de abordagens pedagógicas que levem em conta os conhecimentos prévios de cada aluno, utilizando mapas conceituais, para que o aluno consiga fazer as associações necessárias para a compreensão da aprendizagem [6]. Recomendam-se, trabalhos de percepção e educação ambiental, que envolvam a aprendizagem significativa. A matéria de Conforto Acústico, por exemplo, é uma das disciplinas que se utilizam das bases fundamentais como a física e a matemática. Como conclusão final deste trabalho, fica evidente a necessidade do aprofundamento de estudos neste importante tema. Entretanto, espera-se que este trabalho constitua um subsídio alternativo a ser utilizado no tema e correlatos ao tema. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a Pró-Reitoria de Pós Graduação e Pesquisa PPG da Universidade Estadual de Maringá UEM pelo apoio financeiro recebido e ao Departamento de Tecnologia DTC pelo apoio à realização da pesquisa que conduziu a este trabalho. REFERENCIAS [1] MOREIRA, Marco Antonio. A Teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel. Cap. 10, p In: Teorias da Aprendizagem. São Paulo: Editora Pedagógica e Universitária, EPU, [2] AUSUBEL, David P.; NOVAK, Joseph D.; HANESIAN, Helen. Psicologia Educacional. Trad. De Eva Nick e outros. Rio de Janeiro: Interamericana, [3] NOVAK, Joseph D. Uma teoria da educação. São Paulo: Pioneira Editora, [4] VYGOTSKY, Lev S. Pensamento e linguagem. São Paulo: Martins Fontes, [5] GASPAR, A. Experiências de Ciências. São Paulo, Ed. Ática, p. [6] BOTARI,C.J.; BOTARI,A. Determinação e Análise das Concepções Alternativas em Alunos do curso de Tecnologia em Construção Civil no Ensino de Conforto Acústico. In: IGIP 2011 XL IGIP INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ENGINEERING EDUCATION, Santos Brasil, [7] CASSIRER, Ernst. Filosofia de las Formas Simbólicas I: el lenguaje. Trad. Armando Morones. México: Fondo de Cultura Económica, (1923) [8] BACHELARD, G. A formação do espírito científico: contribuição para uma psicanálise do conhecimento. Rio de Janeiro: Contraponto, p. 442