APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA
E O ENSINO DE CIÊNCIAS
Romero Tavares
[email protected]
www.fisica.ufpb.br/~romero
Departamento de Física – UFPB
Programa de Pós-Graduação em Educação - UFPB
Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática – UFRN
Resumo
 Este trabalho descreve os princípios teóricos utilizados para a
construção de OA - objetos digitais de aprendizagem
fundamentados na teoria da aprendizagem significativa de
David Ausubel.
 Por outro lado, a teoria da codificação dual de Allan Paivio
indica que a aprendizagem torna-se potencialmente mais
efetiva quando a transmissão da informação acontece através
dos canais verbal e visual.
 Esses OAs - objetos digitais de aprendizagem se propõe a
facilitar a aprendizagem de significados dos conteúdos
relacionados ao ensino de ciências, fazendo um uso integrado
de mapas conceituais, animação interativa e textos
 Ainda compõe os OAs um guia do professor, um instrumento
de avaliação, textos conceituais sobre a física utilizada, e
textos sobre a conceituação pedagógica.
OA – Forças em ação
 OA que considera a ação e
crescimento da força de
atrito estático, que aparece
como conseqüência de uma
força externa aplicada.
 Quando essa última força
supera o valor crítico do
atrito estático, o corpo
começa a se mover.
 OA que considera o ângulo
de inclinação crítico, para o
qual a bóia começa a se
mover na rampa.
 Com o movimento, o atrito
passa a ser do tipo cinético,
que é menor que o estático,
e daí o movimento acelerado
da bóia.
OA - Cinemática
 Análise da
trajetória de
um projétil.
 A curva
utilizada pode
ser modificada
quando se
mudar as
condições
iniciais, bem
como se
considerar a
atuação do
atrito do
projétil com o
ar.
 Utilização do conceito de vetores, de diferença entre vetores, de taxa de
variação de um vetor em relação ao tempo.
 Definição de vetores posição, velocidade e aceleração
NOA – UFPB
Núcleo de Desenvolvimento e Construção de
Objetos Digitais de Aprendizagem
 Equipe selecionada para compor a Fábrica Virtual –
RIVED/SEED/MEC/2004.
 Prêmio PAPED/SEED/MEC – 2004 – Ondas: uma
viagem conceitual.
 Prêmio PAPED/SEED/MEC – 2005 – Energia: uma
propriedade dos sistemas.
 2 Prêmios RIVED/SEED/MEC – 2005
a. O efeito fotoelétrico
b. Lançamento de projéteis
 Convênio FNDE/SEED/MEC e NOA/UFPB para a
construção de um curso de Física para o primeiro
ano do Ensino Médio.
Ensino de Ciências
 O ensino de ciências deveria propiciar para os alunos a sensação de
descoberta de alguns dos segredos da vida.
 Deveria trazer a sensação de um aprendizado lúdico tal como
quando aprendemos as regras de um jogo, ou o raciocínio adequado
para a melhor utilização dessas regras.
 Durante muito tempo se confundiu a Física relacionada a
determinado fenômeno com a Matemática necessária para descrevêlo.
 E essa visão equivocada marca ainda hoje com um forte estigma o
ensino de Física, traduzindo a dificuldade do entendimento das
equações como a dificuldade de compreensão do fenômeno.
 Com o advento da Informática Educativa ficou acessível representar
visualmente o modelo de um dado fenômeno Físico. Nesse sentido,
informamos ao computador quais as equações matemáticas
descrevem formalmente o modelo considerado e ele constrói
imagens relacionadas com esse modelo.
 Desse modo, podemos apresentar visualmente e de maneira
qualitativa, todos os fenômenos Físicos dos quais tenhamos um
modelo matemático.
Aprendizagem significativa
Aprendizagem mecânica
Estrutura cognitiva com subsunçores
(idéias âncora) adequados
Não existem subsunçores adequados
na estrutura cognitiva
Disponibilidade de novas informações
potencialmente significativas
Disponibilidade de novas informações
potencialmente significativas
Adaptado de NOVAK (1981)
Aprendizagem de significados
 Conceito pode ser entendido como uma regularidade observada em
eventos (acontecimentos) ou objetos (coisas).
 Conhecer o significado de um conceito implica em saber como ele se
organiza, como ele se estrutura.
 Conhecer os significados de uma teoria implica em saber como ela
funciona, em quais circunstâncias ela se aplica.
 A compreensão de um texto é um processo resultante da construção de
significados. Ela envolve o entendimento das palavras (vocabulário) assim
como o raciocínio e a conexão entre a nova informação e o conhecimento
prévio sobre o assunto.
 A compreensão não é um processo passivo. O aprendiz tem de se engajar
com a construção de seus próprios significados.
 Esse engajamento se reflete na utilização do conhecimento prévio, na
elaboração de inferências a partir das palavras e expressões que o escritor
usou para comunicar informações, idéias e pontos de vista.
Requisitos para a aprendizagem significativa
 a oferta de uma informação estruturada de maneira
lógica (potencialmente significativa),
 a existência de conhecimentos relevantes na estrutura
cognitiva (subsunçores) que possibilitem a sua conexão
com a nova informação,
 a atitude explícita de apreender e conectar o seu
conhecimento atual com a informação que pretende
absorver (AUSUBEL -2003).
A aprendizagem significativa requer um esforço
deliberado do aprendiz em conectar de maneira
substantiva, não arbitrária e não literal a nova informação
com a estrutura cognitiva preexistente
(AUSUBEL, NOVAK, HANESIAN – 1980).
Animação e Organizador prévio
 De forma a funcionar eficazmente para uma variedade de
aprendizes, cada um com sua estrutura cognitiva idiossincrática,
e a fornecer idéias âncoras, apresentam-se os organizadores
prévios a um nível mais elevado de generalidade e inclusão do
que os novos materiais a serem apreendidos.
 Por outro lado, os resumos e as visões gerais apresentam-se,
geralmente, ao mesmo nível de generalidade e inclusão do
próprio material de aprendizagem. Apenas salientam os pontos
mais evidentes do material, omitindo informações menos
importantes (AUSUBEL; NOVAK; HANESIAN - 1980).
 Uma animação interativa com uma estrutura do tipo descrita
anteriormente se configura como um organizador prévio e
possibilita a representação de conceitos abstratos através de
objetos concretos, perceptíveis visualmente (TAVARES e
SANTOS - 2003).
 Se considerarmos um pêndulo, uma entidade abstrata como um
vetor que simboliza a força exercida pela haste na massa, é
representada por uma seta que se move colada no ponto de
atuação desta força, modificando assim o seu módulo direção e
sentido a medida que se altera a força que ela representa
(TAVARES – 2005a; TAVARES – 2005b).
Física para crianças
 Não existe nada mais relevante em uma disciplina que a sua maneira
específica de pensar. Nesse primeiro contato, ao jovem aprendiz deveria ser
dada a oportunidade de resolver problemas, de conjecturar; da mesma forma
que se faz quando se encontra no coração dessa disciplina (BRUNER – 1966;
p155).
 As características evolutivas do funcionamento mental da criança na escola
elementar não exigem que restrinjamos o uso pedagógico desses anos ao
ensino de habilidades intelectuais fundamentais. O seu equipamento cognitivo é
certamente suficientemente adequado para adquirir uma compreensão intuitiva
de muitos conceitos das disciplinas básicas.
 Em primeiro lugar, é bem sabido que as crianças pequenas adquirem
espontaneamente muitas concepções animistas acerca do universo físico e
biológico. Essas noções também tendem a persistir e muitas vezes competem
com concepções mais amadurecidas, especialmente se não forem
contrabalançadas por um treino científico precoce.
 Em segundo lugar, sem uma instrução precoce e satisfatória na ciência, tornase difícil para as crianças tanto assimilar interesses positivos e atitudes em
relação ao empreendimento científico, como evitar serem condicionadas
negativamente a assuntos científicos.
 Em terceiro lugar, como os alunos das escolas elementares podem facilmente
adquirir uma compreensão intuitiva de muitos conceitos científicos, o fracasso
em fornecer oportunidades adequadas para fazê-lo desperdiça uma prontidão
disponível para tal aprendizagem (AUSUBEL; NOVAK e HANESIAN – 1980,
p202).
Objeto de aprendizagem
 Objeto de aprendizagem é um artefato cognitivo que se encaixa em uma
necessidade educacional claramente identificável, e tem o potencial de
poder ser reutilizado em diferentes contextos (Weller, Pegler e Mason 2003).
 Esse material deve compor um instrumento auto-consistente! Ele se inicia
com a suposição de determinado conhecimento prévio do aluno,
claramente explicitada, e desenvolve um conteúdo sem fazer uso de
referências a outros tópicos correlatos.
Podemos construir um OA sobre
conservação da energia onde
estudamos as diversas formas de
energia de um sistema (cinética,
potencial gravitacional e etc).
Assim definido, um OA sobre
conservação da energia pode ser
usado tanto em um curso de
engenharia (sistemas mecânicos)
quanto em um curso de biologia
(sistemas biológicos).
(WELLER; PEGLER; MASON -2003)
NOA – UFPB
Núcleo de Desenvolvimento e Construção de
Objetos Digitais de Aprendizagem
 Equipe selecionada para compor a Fábrica Virtual –
RIVED/MEC/2004
 Prêmio PAPED – 2004 – Ondas: uma viagem
conceitual.
 Prêmio PAPED – 2005 – Energia: uma propriedade
dos sistemas
 2 Prêmios RIVED – 2005
a. O efeito fotoelétrico
b. Lançamento de projéteis
 Convênio FNDE/SEED/MEC e NOA/UFPB para a
construção de um curso de Física para o primeiro
ano do Ensino Médio
Fábrica virtual – RIVED/MEC/2004
Fábrica virtual – RIVED/MEC/2004
Prêmio PAPED – 2004
Ondas: uma viagem conceitual
Prêmio PAPED – 2004
Ondas: uma viagem conceitual
 Ondas
 Apresentação simultânea
de onda longitudinal e
transversal, para possibilitar
a a percepção das nuances
comuns
 Sistema periódico
 Sistema massa-mola com
atrito, que possibilita a
inserção e discussão de
conceitos como sistemas
abertos e degradação da
energia.
Prêmio PAPED – 2005
Energia: uma propriedade dos sistemas
Prêmio PAPED – 2005
Energia: uma propriedade dos sistemas
 Energia
 Sistema bidimensional
onde se explicita a
transformação reversível
de energia cinética em
energia potencial, e a
transformação
irreversível dessa última
em energia térmica,
através do atrito
 Conceitos relacionados com uma descrição matemática mais
sofisticada, podem agora ser apresentados numa forma qualitativa,
que torna acessível a compreensão de fenômenos antes restritos aos
inciados, com uma sólida formação matemática.
 O conceito de desordem e degradação da energia passam a ser
inteligíveis, e em decorrência já podemos falar qualitativamente de
entropia de um sistema.
Prêmios RIVED/MEC – 2005
1. O efeito fotoelétrico
2. Lançamento de projéteis
Prêmios RIVED/MEC – 2005
1. O efeito fotoelétrico
2. Lançamento de projéteis
 A compreensão do efeito fotoelétrico
permite uma iniciação ao
entendimento da Física Quântica.
 Numa experiência simples de se
manipular, os estudantes terão
disponíveis as características
marcantes desse fenômeno.
 A análise de trajetórias de corpos
quando se considera o atrito, exige a
solução de equações diferenciais.
 No entanto, podemos apresentar a
física aristotélica (de cunho
marcadamente intuitivo), e facilitar a
compreensão da física de Newton.
Bibliografia
 AUSUBEL, D P (2003) Aquisição e Retenção de Conhecimentos: Uma perspectiva
cognitiva Editora Plátano Lisboa
 AUSUBEL, D P ; NOVAK, J D ; HANESIAN, H (1980) Psicologia Educacional. Editora
Interamericana Rio de Janeiro – RJ
 BRUNER, JEROME (1966) Toward a theory of instruction W. W. Norton and Company –
New York
 CHANDLER, P; SWELLER, J (1991) Cognitive load theory and the format of instruction
Cognition and Instruction Vol08 P293
 MOREIRA, M A (1983) Uma abordagem cognitivista ao Ensino de Física. Editora da
Universidade – UFRGS Porto Alegre - RS
 NOVAK, J D (1981) Uma teoria de educação Livraria Pioneira Editora São Paulo
 SANTOS, JOSÉ NAZARENO e TAVARES, ROMERO (2003) Animação interativa como
organizador prévio XV Simpósio Nacional de Ensino de Física – Curitiba/PR
 SWELLER, JOHN Cognitive load theory, learning difficulty and instructional design
Learning and Instruction Vol04 p293
 TAVARES, ROMERO (2005a ) Animações interativas e mapas conceituais XVI Simpósio
Nacional de Ensino de Física – Rio de Janeiro/RJ
 TAVARES, ROMERO (2005b) Aprendizagem significativa e o ensino de ciências 28ª
Reunião Anual da ANPEd - Associação Nacional de Pós-graduação e Pesquisa em Educação –
Caxambu/MG
 TAVARES, R and SANTOS, J N (2003) Advance organizer and interactive animation IV
International Meeting On Meaningful Learning Maragogi - Brasil
 WELLER, MARTIN; PEGLER, CHRIS and MASON, ROBIN (2003) eLearn International
Conference in Edinburgh
 KRISCHNER, PAUL A (2002) Cognitive load theory Learning and Instruction VOL12 P001
Obrigado pela atenção!
Romero Tavares
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www.fisica.ufpb.br/~romero
Departamento de Física – UFPB
Programa de Pós-Graduação em Educação - UFPB
Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática – UFRN