FAP0376 ELEMENTOS E ESTRATÉGIAS PARA O ENSINO DE FÍSICA SEMINÁRIO RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS

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1 FAP0376 ELEMENTOS E ESTRATÉGIAS PARA O ENSINO DE FÍSICA SEMINÁRIO RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS Felipe Fábio Frigeri (felipef@if.usp.br) Raphael H. C. Alves (raphannato@hotmail.com) Marcos Garcia Braga (caco366@hotmail.com)

2 Bibliografias utilizadas Peduzzi, L.O.Q. et al. (1987), Solução de problemas e conceitos intuitivos, Caderno catarinense de Ensino de física, 4(1), Gil, D. et al. (1992), Questionando a didática de resolução de problemas: elaboração de um modelo alternativo, Caderno catarinense de ensino de física, 9(1), 7-19.

3 Parte 1 Estudando a resolução de problemas e conceitos intuitivos PARTE 1: ESTUDANDO A RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS E CONCEITOS INTUITIVOS PEDUZZI, L.O.Q. et al. Marcos Garcia Braga

4 Parte 1 Estudando a resolução de problemas e conceitos intuitivos Quem é o autor? Luiz Orlando de Quadro Peduzzi. Dr. em Ensino de Ciências Naturais Trabalha na Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Departamento de Física. Programa de Formação Continuada à Distância/ Curso de Complementação para Licenciatura em Física. No Programa de Pós-Graduação em Educação Científica e Tecnológica da UFSC, orienta, atualmente, pesquisas voltadas à investigação do potencial didático, cultural e epistemológico da história da ciência para o ensino da física. É um dos editores do periódico Caderno Brasileiro de Ensino de Física.

5 Parte 1 Estudando a resolução de problemas e conceitos intuitivos Problemas dos problemas Como os problemas são propostos atualmente? Aplicação de tarefas Testar a compreensão do aluno A forma que os problemas são propostos promovem uma resolução mecânica Ênfase das fórmulas em detrimento dos conhecimentos físicos

6 efeitos FAP0376 Elementos e estratégias para o Ensino de Física Parte 1 Estudando a resolução de problemas e conceitos intuitivos Problemas dos problemas esquema conceitual idéias intuitivas concepções espontâneas incoerentes com os conceitos físicos ( uma visão cientifica) resistentes a mudanças

7 Parte 1 Estudando a resolução de problemas e conceitos intuitivos Atividade proposta pelo autor Usar a estrutura da seqüência de ações Aplicação de testes múltipla escolha Justificar a alternativa escolhida Realização de experiência, ilustrando o problema Confrontos: resultado da experiência, resolução quantitativa com as idéias intuitivas dos alunos Idéia: estimulá-lo em direção a uma solução significativa de problemas.

8 Parte 1 Estudando a resolução de problemas e conceitos intuitivos Problemas propostos Aplicado aos alunos de vestibular de 2ª fase (química e matemática) Aplicados aos calouros do curso de Engenharia universitários

9 Parte 1 Estudando a resolução de problemas e conceitos intuitivos Resultados O autor discute as respostas dos alunos quando indagados sobre o movimento da figura 1, quando os blocos tiverem a mesma massa e em outra situação em que o fio de um dos blocos (massas iguais) for cortado, assim como na figura 2. a) (6) o corpo A sobe e o corpo B desce até permanecerem juntos (um ao lado do outro); b) (-) o corpo A sobe e o corpo B desce até o corpo B tocar no solo; c) (4) o corpo B sobe e o corpo A desce até o corpo A tocar o solo; d) (7) o corpo A e o corpo B não se movimentam; e) (19) o corpo A e o corpo B oscilam até permanecerem juntos (um ao lado do outro); f) (1) se você não concorda com nenhuma das afirmativas dê a sua própria resposta.

10 Parte 1 Estudando a resolução de problemas e conceitos intuitivos Passo seguinte: resolução formal V 2g( M M m)( x m y)

11 Parte 1 Estudando a resolução de problemas e conceitos intuitivos Análise dos resultados A resolução quantitativa é o ponto onde o aluno, na maioria das vezes, percebe que seu conceito está errado; Essas seqüências de ações permitem os alunos buscar mais indagações e menos resultados diretos; Os processos de percepção ou assimilação de um novo conceito são lentos; É preciso que o aluno se sinta insatisfeito e falta de confiança para mudar seu esquema conceitual; Alguns aspectos do comportamento dos estudantes analisados: Confusão ao constatar que estão errados; Ausência de questões e analises sobre o problema e a resposta encontrada; Alunos desestimuladas em aprender física; Dificuldades para resolver problemas;

12 Parte 2 - Questionando a Didática de Resolução de Problemas: Elaboração de um Modelo Alternativo PARTE 2: QUESTIONANDO A DIDÁTICA DE RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS GIL, D., TORREGROSA, J. M., RAMIRÉZ, L., CARRÉE, A. D., GOFARD, M., CARVALHO, A. M. P. Raphael H. C. Alves

13 Parte 2 - Questionando a Didática de Resolução de Problemas: Elaboração de um Modelo Alternativo Questão Inicial... Como se pode planejar uma crítica fundamentada no ensino habitual e no pensamento dos docentes e, com isso, conseguir a participação dos professores na construção de propostas alternativas?

14 Parte 2 - Questionando a Didática de Resolução de Problemas: Elaboração de um Modelo Alternativo Questionamento Realização de uma pesquisa... Primeira Parte: Um objeto se move ao longo de sua trajetória segundo a equação: E = t 5t² Que distância percorrerá em 5 s? Segunda Parte: E que distância percorrerá em 6s?

15 Parte 2 - Questionando a Didática de Resolução de Problemas: Elaboração de um Modelo Alternativo Respostas Primeira Parte: Respostas que variavam de 100 a 75m. Segunda Parte: Respostas que variavam de 85 a 60m. Como um problema tão simples pode conduzir a tantos resultados tão errôneos?

16 Parte 2 - Questionando a Didática de Resolução de Problemas: Elaboração de um Modelo Alternativo Discussão dos Resultados Falta de discussão prévia do assunto. Na didática habitual de resolução de problemas a uma aprendizagem significativa costuma ser ligada ao operativismo abstrato, carente de significado, contribuindo assim para uma nãoclarificação dos conceitos. Nenhum cientista pensa com fórmulas (EINSTEIN, A.)

17 Parte 2 - Questionando a Didática de Resolução de Problemas: Elaboração de um Modelo Alternativo Discussão dos resultados Problemas Acerto das questões Favorecimento de visões confusas Reforça os erros conceituais e metodológicos

18 Parte 2 - Questionando a Didática de Resolução de Problemas: Elaboração de um Modelo Alternativo Replanejamento dos Problemas O que se entende por Problema? Caracterizar como problema uma situação para a qual não se conhece(ou não existe) uma solução. (Krulik e Rudnik, 1980; Prendergat, 1986) Em que medida a resolução dos problemas habituais está de acordo com a definição?

19 Parte 2 - Questionando a Didática de Resolução de Problemas: Elaboração de um Modelo Alternativo Replanejamento dos Problemas Problemas(habituais) X Problemas(Krulik e Rudnik) Problemas (habituais) : Os problemas habituais são explicados como algo que já se tem conhecimento, que se sabe fazer. Não gera questionamentos nem exige tentativas de outras interpretações. Desta forma os alunos não aprendem a abordar um verdadeiro problema (Krulik e Rudnik)

20 Parte 2 - Questionando a Didática de Resolução de Problemas: Elaboração de um Modelo Alternativo Replanejamento dos Problemas Se um problema(krulik e Rudnik) é uma situação para a qual não se conhece a resposta, como se poderia agir para encontrar a sua resolução? Método científico (Investigação)

21 Parte 2 - Questionando a Didática de Resolução de Problemas: Elaboração de um Modelo Alternativo Problemas Método Científico Diferença nos Enunciados!!! O que nos enunciados habituais dificulta o Tratamento científico dos Problemas? Dados Iniciais A inclusão de dados no enunciado como ponto de partida (...) orienta a resolução através do manejo de determinadas magnitudes sem que ela responda a uma reflexão qualitativa

22 Parte 2 - Questionando a Didática de Resolução de Problemas: Elaboração de um Modelo Alternativo Problemas de acordo com o Método Científico... Tradução de enunciados... Sobre um móvel de 5000 kg que se desloca com uma velocidade de 20 m/s, atua uma força de freamento de N. Que velocidade terá 75 m após ter começado a frear? traduzindo Um carro começa a frear ao ver a luz amarela, que velocidade terá no semáforo?

23 Parte 2 - Questionando a Didática de Resolução de Problemas: Elaboração de um Modelo Alternativo Problemas de acordo com o Método Científico... Que orientações devem ser proporcionadas aos alunos para facilitar a abordagem nestes problemas?

24 Parte 3 - Proposta de abordagem de problemas usando a investigação PARTE 3: UMA PROPOSTA DE ABORDAGEM DE PROBLEMAS USANDO A INVESTIGAÇÃO GIL, D., TORREGROSA, J. M., RAMIRÉZ, L., CARRÉE, A. D., GOFARD, M., CARVALHO, A. M. P. Felipe Fábio Frigeri

25 Parte 3 - Proposta de abordagem de problemas usando a investigação O que os autores (Gil e Martinez Torregrossa, 1983) pretendem? Propor uma tentativa de se aprofundar o conceito de problematização e de investigação Combater o aspecto de exercício pregado por muitos professores hoje em sala de aula

26 Parte 3 - Proposta de abordagem de problemas usando a investigação Elaborando uma nova abordagem dos problemas em sala de aula 1. Considerar o interesse da situação problemática abordada Calvin, você tem alguma idéia do porquê o ônibus da escola não conseguiu frear no farol vermelho? Engraçado, hoje nosso ônibus passou do farol vermelho, apesar do motorista ter freado... Há alguma situação do cotidiano que possa ser problematizada? Contextualizar o aluno imerso em um problema Hum...!

27 Parte 3 - Proposta de abordagem de problemas usando a investigação Elaborando uma nova abordagem dos problemas em sala de aula 2. Começar por um estudo qualitativo da situação A placa de redução de velocidade estava próxima demais do farol? A que distância ela deveria estar para evitar a infração? Será que importa se o ônibus estiver vazio? Qual é, de fato, a situação-problema? Quais são as condições importantes em questão? Evitar o trabalho direto com incógnitas

28 Parte 3 - Proposta de abordagem de problemas usando a investigação Elaborando uma nova abordagem dos problemas em sala de aula 3. Elaborar hipóteses acerca dos fatores que podem influenciar na resolução do problema Que condições podemos assumir a priori? Vamos desprezar a resistência do ar...? Se não houvesse atrito, a velocidade seria constante durante todo o movimento! Qual deve ser a ordem de grandeza da velocidade inicial do ônibus? E do coeficiente de atrito entre os pneus e o asfalto? Há casos-limite? Vamos desprezar a princípio, mas depois poderemos considerá-lo no problema! Tá bom!

29 Parte 3 - Proposta de abordagem de problemas usando a investigação Elaborando uma nova abordagem dos problemas em sala de aula 4. Elaborar e explicar possíveis estratégias de resolução Buscar diferentes modos de resolução Posso pensar o movimento cinemático do ônibus, supondo que o movimento seja uniformemente variado... Posso analisar as forças que atuam no ônibus, e descobrir a desaceleração do ônibus pelas Leis de Newton Evitar ensaio e erro com dados Verificar coesão de conhecimentos Há alguma forma mais simplificada? Posso pensar no trabalho da força de atrito...

30 Parte 3 - Proposta de abordagem de problemas usando a investigação Elaborando uma nova abordagem dos problemas em sala de aula 5. Realizar a resolução, verbalizando ao máximo e com fundamentação Forças no ônibus: N P A Se o ônibus estava a uma distância d do farol, então a distância que ele deveria percorrer até parar deve ser D = d Resolução interativa e questionada quanto a sua eficácia Resolução literal e lógica ( se...então ) A força de atrito então exerceria um trabalho: WA = A. D. cos( ) A força de atrito (dinâmico) seria A = N. Como não há aceleração na direção vertical: A = P =.m.g...quando a tarefa é um verdadeiro problema, as dificuldades e as revisões são inevitáveis. (Jansweijer et. al.) E f c Se o atrito é a força resultante, então o Teorema da Energia Cinética nos diz que E i c mv 2 2 W A 2 v 2. g. D. m. g. D.cos(180 ) Será que existe uma forma mais simples de resolver?

31 Parte 3 - Proposta de abordagem de problemas usando a investigação Elaborando uma nova abordagem dos problemas em sala de aula 6. Analisar os resultados guiando-se pelas hipóteses feitas O valor do coeficiente de atrito deve ser inversamente proporcional à distância máxima de frenagem O resultado realmente não deveria depender da massa? É razoável o valor da resposta? Se a o coeficiente de atrito for nulo, o ônibus nunca irá parar ( D ) A resposta depende, qualitativamente, dos parâmetros do problema que se esperaria? Os casos-limite são consistentes? 2 v 2. g. D

32 Parte 3 - Proposta de abordagem de problemas usando a investigação Elaborando uma nova abordagem dos problemas em sala de aula 7. Considerar as perspectivas abertas de investigação Fazer suposições sobre um problema mais complexo Quais foram os passos mais importantes? Usei Leis de Newton, além do Teorema da Energia Cinética Elaborar uma memória que explique o processo de resolução Quais foram os passos mais importantes da resolução? O que você acha que aconteceria se levássemos em conta a resistência do ar? Vejamos...

33 Parte 3 - Proposta de abordagem de problemas usando a investigação O que concluímos, então? Não há um algoritmo feito! Fazer uso das concepções espontâneas que o aluno traz inicialmente para se resolver um problema O professor deve se atentar para os limites desta abordagem de resolução mecânica de exercícios, pois aspectos importantes de um problema poderão estar sendo descartadas Usar uma situação-problema como causa e como motivadora do conhecimento, e não como sua conseqüência e como sua mera aplicação.

34 Parte 3 - Proposta de abordagem de problemas usando a investigação FIM Perguntas?