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Mediando a aprendizagem de circuitos eletricos em fisica: proposta de sequencia didatica utilizando o modelo flipped classroom/Mediating the learning of electrical circuits in physics: teaching unit proposal using the flipped classroom model.

I. Introducao

O estudo de circuitos eletricos na disciplina de Fisica do ensino medio e fundamental ao entendimento de situacoes praticas da vida diaria dos alunos e requisito para progresso em cursos superiores, sobretudo nas areas de ciencias exatas e engenharia. Uma dificuldade comum entre os alunos e a de interpretar modelos e esquemas apresentados pelo professor, bem como associa-los a respectiva teoria fisica. Entre as multiplas causas dessa dificuldade, observa-se, frequentemente, um enfoque excessivo na aplicacao de equacoes matematicas por parte do professor, sem a devida contextualizacao e vinculacao entre o que e estudado em sala de aula e a realidade dos alunos (RICARDO; FREIRE, 2007), seja por falta de atividades que facam essa conexao, seja pelo tempo reduzido que os alunos tem em sala de aula para poderem explorar melhor os assuntos, considerando-se os diferentes ritmos de aprendizagem de cada estudante (OLIVEIRA et al., 2016) .

Uma proposta didatica para lidar com esse problema e a utilizacao do modelo flipped classroom, ou sala de aula invertida (BERGMANN; SAMS, 2012), em conjunto com a teoria de desenvolvimento cognitivo de Vygotsky e o uso de simulacoes em classe, buscando subsidiar o aluno na aprendizagem de circuitos eletricos, por meio da interacao entre pares, mediada pelo professor. Alem disso, o modelo busca auxiliar o aluno no desenvolvimento de suas capacidades de interpretacao, investigacao e resolucao de problemas, bem como sua capacidade de trabalhar em equipe, respeitando o ritmo de aprendizado e a experiencia previa de cada individuo.

O ensino de circuitos eletricos na disciplina de Fisica, com as caracteristicas aqui propostas, guarda respaldo legal nos seguintes normativos: Parametros Curriculares Nacionais para o Ensino Medio - PCNEM (BRASIL, 2000); e Orientacoes Curriculares Nacionais para o Ensino Medio (BRASIL, 2006). Ambos visam a organizacao do ensino de circuitos eletricos em torno de elementos introdutorios de eletronica, equipamentos eletricos e telecomunicacoes, que se encontram presentes no cotidiano do aluno. A ideia e que o aluno seja capaz de estabelecer conexoes entre os conceitos teoricos estudados e suas aplicacoes, assim como interpretar e resolver problemas propostos na disciplina de Fisica. O atual modelo educacional propoe uma alfabetizacao tecnologica e a socializacao do individuo, tornando-o capaz de entender e interpretar informacoes relativas aos temas estudados, como, por exemplo, saber ler valores nominais de tensao ou potencia de aparelhos eletricos e ler manuais com determinada clareza. Tambem requer que o aluno seja capaz de empregar seus simbolos, utilizar e dominar a linguagem fisica corretamente, dentre outras habilidades e competencias. Para alem do ensino de Fisica, os normativos citados tambem preveem um ensino que coloca em foco o desenvolvimento cognitivo do aluno e o processo de investigacao, promovendo a autonomia para aprender e a contextualizacao de topicos estudados, visando a integracao entre ciencia, tecnologia e a sociedade em que estao inseridas, conforme disposto nas Diretrizes e Bases da Educacao Nacional, por meio da Lei Federal n (o ) 9.394/1996 (BRASIL, 1996).

Dessa forma, o conjunto de aulas aqui proposto utiliza o modelo de flipped classroom, concebido originalmente por Bergmann e Sams (2012), em que aluno tem contato com o material didatico antes da aula. O aparato instrucional pode ser no formato de texto ou em midias--como videoaulas, por exemplo--que fazem a introducao do conteudo, podendo vir acompanhado de roteiros de estudo, questionarios ou exercicios introdutorios. Na presente proposta, o material e composto por videoaulas, questionarios, roteiros de estudo com exercicios e problemas sobre os temas escolhidos, bem como exercicios e problemas de modelagem utilizando um software para realizacao de simulacoes de circuitos eletricos. Em sala de aula, sao propostas situacoes-problema e trabalhos de pesquisa, a fim de despertar o interesse cientifico e o processo de investigacao autonoma. O professor tem papel de mediador, auxiliando os alunos, verificando dificuldades individuais e corrigindo erros conceituais eventualmente nao dirimidos apenas com a leitura do material previamente disponibilizado. Dessa forma, o aluno tem mais tempo em sala de aula para trabalhar os conceitos e modelos propostos, e o professor, para interagir com os alunos e identificar suas necessidades particulares.

Alem disso, a proposta dessa sequencia e baseada na teoria de desenvolvimento cognitivo de Lev Vygotsky, em que a aprendizagem se da por meio de processo dialogico-dialetico entre professor e alunos (MOREIRA, 2011). Portanto, o professor ocupa papel de mediador, ao inves de mero transmissor de conteudo. Cabe ao professor incitar discussoes sobre os temas estudados, encorajar a pesquisa, a investigacao e o trabalho em grupo, participando ativamente no desenvolvimento dos estudantes em coletivo. Assim, a construcao do conhecimento se da pela interacao com o outro, atribuindo significados aos simbolos discutidos em classe, bem como pelo estudo individualizado e pela utilizacao de instrumentos didaticos dinamicos, que possuem papel de mediacao e desenvolvimento da linguagem durante o processo de ensino-aprendizagem coletivo.

Vygotsky sugere que as funcoes mentais superiores sao formadas por meio da interacao social e da transmissao cultural e que o processo de aprendizado da origem a variados processos de desenvolvimento, criando uma zona de desenvolvimento iminente (ZDI), representada pela diferenca entre o nivel de conhecimento real do individuo e seu potencial de desenvolvimento (VYGOTSKY, 1991; 2000; 2010). Sendo assim, o processo de avaliacao dos estudantes deve estar baseado em indicadores que captem a efetividade da aprendizagem por meio da interacao social, alem do desempenho individual.

Tendo em vista tais elementos, este trabalho tem por objetivo propor uma sequencia didatica de aprendizagem ativa na area de circuitos eletricos, alinhada a teoria de desenvolvimento cognitivo de Vygotsky, como contribuicao didatica ao ensino de Fisica no Ensino Medio. Busca-se, portanto, a interacao entre os alunos, seu desenvolvimento individual e social, e indicadores para a sua avaliacao. Mais especificamente, o modelo de sequencia didatica deve propiciar a compreensao e a diferenciacao dos conceitos de carga, corrente eletrica, resistencia eletrica, associacao de resistores, efeito Joule, potencial eletrico, potencia eletrica, diferenca de potencial, curto circuito e geradores. A proposta e apresentar e discutir a relacao entre esses conceitos, incluindo o desenvolvimento de modelos graficos e a utilizacao de simuladores on-line para experimentos fisicos, bem como estimular o aluno a utilizar ferramentas de pesquisa em atividades extraclasse.

Ao atingir os objetivos propostos, a hipotese de sucesso e a de que o aluno tenha um rendimento individual (desenvolvimento real) potencializado pela interacao em grupo (potencial de desenvolvimento) por meio de processo dialogico-dialetico ocorrido em classe, sendo capaz de interpretar os modelos propostos e desenvolver as capacidades de investigacao e compreensao de situacoes-problema, aprendendo a obter informacoes e reconhecer fontes relevantes de forma autonoma.

O tema trabalhado neste artigo e voltado a alunos do Ensino Medio, em particular aqueles cursando o terceiro ano, uma vez que os conceitos associados a circuitos eletricos normalmente sao apresentados nessa serie e tem como pre-requisito conhecimentos de eletrostatica abordados em series anteriores. E necessario, tambem, no inicio do periodo das aulas, orientar os estudantes sobre como assistir aos videos e ler os materiais de forma efetiva, encorajando-os a retornar as partes em que tiveram duvidas e a fazer anotacoes sobre os temas-chave do assunto; isso auxiliara o professor a identificar os potenciais erros conceituais e as dificuldades que deverao ser objeto de acao didatica mais detida em aulas subsequentes. As estrategias aqui sugeridas necessitam que o aluno tenha acesso a computador ou smartphone conectado a internet, em casa ou na escola.

II. Base Epistemologica

Vygotsky parte da premissa construtivista de que o desenvolvimento cognitivo de um sujeito nao pode ser entendido sem referencia ao contexto social e cultural no qual ele ocorre (MOREIRA, 2011). Tres aspectos principais de sua teoria cabem ser destacados: i) os processos mentais superiores do individuo tem origem em processos sociais; ii) os processos mentais devem ser entendidos a partir dos instrumentos e signos que os mediam; iii) o conceito de "metodo genetico-experimental", em que a genese da aprendizagem se da pelo processo de experimentacao e interacao com o outro. Tais conclusoes foram hauridas de estudo experimental do desenvolvimento cognitivo do individuo, com o intuito de tornar objetivos seus processos psicologicos interiores, quando sao apresentadas situacoes que nao sejam rigidamente controladas e oferecam oportunidades para que se tornem claros os processos de seu desenvolvimento real, com a introducao de obstaculos de complexidade crescente de atividades em grupo e individuais. Busca-se, portanto, desafiar as operacoes cognitivas do educando, evidenciando qual seria sua ZDI (VYGOTSKY, 1991).

Alem disso, Vygotsky diz que o desenvolvimento do pensamento e determinado pela linguagem como um instrumento linguistico, bem como pela experiencia sociocultural do individuo. Assim, o desenvolvimento de suas funcoes logicas seria funcao direta de seu discurso socializado. Ja a acao de escrever exige uma analise do individuo, que tem de tomar consciencia da estrutura sonora de cada palavra, disseca-la e produzi-la em simbolos alfabeticos que devem ser memorizados e estudados de antemao (VYGOTSKY, 2000). Essa abordagem tambem dialoga com a pedagogia critica de Paulo Freire, que valoriza a importancia de o processo de aprendizagem estar conectado a realidade do individuo, a fim de torna-lo um cidadao autonomo e com visao critica de seu papel na sociedade (FREIRE, 2005; 2011).

Para o ensino de circuitos eletricos em Fisica, podemos considerar que o uso de Tecnologias Digitais da Informacao e Comunicacao (TDIC) pode servir de instrumento a execucao de atividades didaticas na internalizacao do sistema de signos matematicos e fisicos (MACEDO et al., 2012). Isso se conecta ao fato de que elas podem auxiliar processos cognitivos humanos, como a memorizacao, a imaginacao, a percepcao e o raciocinio logico, por intermedio de arquivos digitais, bancos de dados e formas de acesso e busca de informacoes, incluindo o uso de softwares interativos (LEVY, 1999). A utilizacao de simulacoes interativas para o ensino de circuitos eletricos torna os alunos capazes de representar e visualizar uma quantidade maior de aplicacoes de modelos fisicos e matematicos, resguardados os limites do aplicativo utilizado para tal.

Por meio de dispositivos eletronicos, como smartphones e computadores, e do uso da internet, o aluno e capaz de acessar e adquirir informacoes praticamente em tempo real, assim como trocar informacoes com outros colegas. Portanto, a funcao do professor nao pode ser apenas a de transmitir conhecimento, nao obstante as diferentes formas de se difundir conhecimento, mas a de mediador e catalizador de uma aprendizagem coletiva. A atividade do professor deve estar "centrada no acompanhamento e na gestao das aprendizagens: o incitamento a troca dos saberes, a mediacao relacional e simbolica, a pilotagem personalizada dos percursos de aprendizagem etc." (LEVY, 1999, p. 171).

Portanto, a importancia da mediacao reside na internalizacao das atividades e dos comportamentos sociais e culturais na forma de funcoes mentais, procedimento este que e indireto e dependente da mediacao pelo uso de instrumentos e signos que, ao serem interiorizados, permitem o desenvolvimento dos processos psicologicos superiores. Todas as atividades propostas pelo professor-mediador visam ao desenvolvimento na ZDI, encorajando o trabalho em grupo e o engajamento dos alunos na atividade, possibilitando o dialogo e a interacao entre eles. No ambito da teoria de Vygotsky, e por meio da interacao social e da mediacao que o individuo, no caso o aluno, vai passar pelo processo de internalizacao de signos, portanto, pelo processo de reconstrucao interna (MOREIRA, 2011).

Somente interagindo com outros alunos ele pode verificar se o significado de suas estruturas simbolicas e socialmente aceito em relacao aos significados compartilhados por outros e por ele mesmo. Como o trabalho em grupo pressupoe comunicacao entre seus integrantes, e fundamental que todos os alunos falem e tenham a oportunidade de falar, respeitando-se as diferencas de cada individuo. A fala permite a flexibilizacao do pensamento conceitual e proposicional por meio do dominio da linguagem; portanto, permite o pensamento abstrato flexivel, importante ferramenta para o ensino de Fisica. A capacidade de abstrair os conceitos aplicados e de extrapolar outros casos que nao apenas o estudado e parte do processo de interpretacao de qualquer problema ou exercicio proposto (VYGOTSKY, 1991; 2000; 2010).

Conforme mencionado anteriormente, a ZDI representa o potencial que o aluno tem para assimilar novos conhecimentos, ativando as funcoes cognitivas que estao em processo de amadurecimento. Essa zona esta em constante mudanca, uma vez que sua dinamica e uma relacao entre a capacidade do aluno de resolver problemas individualmente, que representa o limite inferior da ZDI, e seu nivel de desenvolvimento potencial, medido por sua capacidade de resolver problemas em colaboracao com companheiros que estejam mais avancados na compressao dos conteudos do curso ou com o professor, representando o limite superior da ZDI (VYGOTSKY, 1991). Portanto, na abordagem vygotskiana, o resultado do desenvolvimento se encontra muito mais nos processos, do que no produto. A proposta de sequencia didatica apresentada a seguir tambem reconhece o valor dos conhecimentos previos dos alunos, entendendo que a mediacao parte exatamente dessa especificacao.

Cabe tambem destacar a importancia da dosagem em atividades extraclasse, uma vez que o aluno tambem esta sujeito a demandas de outros docentes em sua instituicao, alem de outras eventuais responsabilidades profissionais e pessoais da vida particular do estudante. A sobrecarga de atividades externas pode comprometer o bem-estar do aluno e o prazer na realizacao das atividades externas, tornando-as uma mera burocracia para obtencao de nota e aprovacao. Idealmente, o professor deve discutir suas praticas com seus colegas professores da mesma instituicao e buscar sinergias e integracao entre praticas, inclusive na eventual realizacao de trabalhos interdisciplinares conjuntos, dentro do projeto politicopedagogico maior da escola. Assim, e importante que o processo de ensino-aprendizagem seja dinamico e em dialogo tanto com o aluno, quanto com a instituicao. Alem disso, o estudo individual tambem deve ser valorizado e nao apenas o relacionamento social, pois diferentes formas de interacao entre o sujeito e meio resultam em diferentes modelos mentais no processo de assimilacao, acomodacao e equilibracao do conhecimento (MONTOYA et al., 2011; PREUSSLER, 2012; JOHNSON-LAIRD, 1995).

III. Proposta de Sequencia Didatica

Esta proposta de sequencia didatica e suas estrategias foram planejadas seguindo principalmente os conceitos apresentados na teoria de desenvolvimento cognitivo de Vygotsky. Dessa forma, praticamente todas as atividades de sala de aula foram planejadas para serem executadas em grupo, enquanto as atividades extraclasses sao individuais. Para isso, foi utilizado o modelo flipped classroom, em que o aluno recebe o material antes da aula, ja preparado e organizado de acordo com a sequencia de aulas que vao acontecer. Assim, em sala de aula, o estudante tem mais tempo para aprofundar o conhecimento junto a seus colegas e ao professor. Nesse modelo, o docente assume o papel de mediador e o aluno se torna protagonista de seu aprendizado. Isso significa que o aluno passa a ter liberdade em relacao ao seu ritmo de estudo e aos seus processos de aprendizado. O professor motiva os alunos a pesquisar as respostas para as tarefas de sala ao inves de simplesmente dar a resposta, corrigindo e alinhando os conceitos por eles adquiridos, conforme a necessidade. Portanto, uma participacao ativa de todas as partes nesse processo e importante na construcao do conhecimento, de forma a incentivar o processo de investigacao em coletivo.

O material enviado anteriormente as aulas contem a parte didatica necessaria para as atividades em classe, assim como as instrucoes para o uso das simulacoes e como elas devem auxiliar o aluno em seus estudos individuais. No caso em tela, o aluno deve ser capaz de montar modelos de circuitos eletricos no simulador e usar suas ferramentas para verificar se seus estudos estao corretos, usando a tecnologia como instrumento de seu aprendizado, assim como para responder os questionarios que acompanham o material. Os questionarios tambem tem a funcao de roteiro de estudo, uma vez que trazem propostas de circuitos para modelagem e as perguntas sao feitas a proposito delas.

Para as simulacoes, sera utilizado o Kit de Construcao de Circuito (KCC), que pode ser encontrado no site desenvolvido pelo projeto Tecnologia no Ensino de Fisica (1) (PhET--Interactive Simulation), desenvolvido pela Universidade do Colorado em Boulder, Estados Unidos, e disponivel gratuitamente on-line. O proprio projeto traz roteiros com propostas de questionarios e modelos a serem estudados.

Na primeira aula, o professor institui dialogo com os alunos, de forma a alinhar as expectativas em relacao a sequencia didatica e ao que e esperado deles ao final. Tambem e verificado em que nivel os alunos conseguem relacionar os conhecimentos previamente adquiridos pelo material enviado e os conhecimentos que sao pre-requisitos desta sequencia, no caso, a relacao entre eletrostatica e eletrodinamica. Uma serie de questoes motivadoras deve ser levantada, contextualizando o assunto com o cotidiano do aluno, por exemplo, fazendo relacoes com sistemas eletricos residenciais e motivando os alunos a explorarem a ligacao entre conceitos de eletrostatica e eletrodinamica.

A medida que as aulas avancam, o nivel de complexidade das tarefas propostas aumenta, acompanhando a quantidade de assuntos abordados pelo material e trabalhados em sala de aula. Em cada aula, o professor tem espaco para interagir com os alunos e buscar evidencias de seus desenvolvimentos cognitivos, observando suas capacidades de trabalho em grupo e auxiliando os que tem mais dificuldade para tal. O professor tambem deve atentar para que os grupos possuam alunos com diferentes experiencias, alocando, na medida do possivel, aqueles com maior dominio sobre o conteudo com colegas em maior dificuldade.

A sequencia didatica proposta sugere a utilizacao de oito aulas de aproximadamente 50 minutos cada, tempo frequentemente alocado para aulas de Fisica no Ensino Medio em todo o pais. Esse e o tempo destinado para a execucao das tarefas de sala, uma vez que o material ja deve ter sido previamente estudado. A observacao previa dos materiais e de suma importancia; caso nao ocorra, o processo de mediacao em sala de aula ficara comprometido. As propostas de aulas e atividades estao descritas no Quadro 1 e foram elaboradas com base na experiencia docente dos autores e na fundamentacao teorica previamente discutida neste trabalho.

IV. Proposta de Avaliacao

Conforme apresentado, a sequencia didatica tem como objetivo o desenvolvimento de individuos socialmente ativos e com capacidade de reconhecer e solucionar problemas, tanto em grupo, como individualmente. Deste modo, propoe-se resolucao de problemas e questionarios de complexidade gradual e crescente, descritos como metas de aprendizagem. Todos os alunos tem metas individuais para cumprir fora de sala e metas em grupo para cumprir dentro dela, com limite de tempo de entrega. As metas tem por objetivo estimular os alunos a progredirem criticamente e se manterem comprometidos com o curso, bem como avaliar gradativamente a evolucao de seus aprendizados.

A primeira meta individual e encaminhada junto da materia de estudo preparatoria para a aula e tem o formato de questionario, com a finalidade de verificar se o aluno foi capaz de entender os conceitos explicados no material. O limite de entrega, portanto, e o inicio da primeira aula. Cada meta individual segue o mesmo padrao de tempo limite, sendo liberado ao final de uma aula para ser entregue ate a seguinte. A partir da segunda meta individual, alem do questionario, e proposto um problema de baixa complexidade que vai aumentando conforme o aluno avanca para as proximas metas. A ultima meta individual e uma prova contendo uma sequencia de problemas com niveis crescentes de complexidade, porem dentro do potencial de aprendizagem significativa do aluno, no amparo dos conteudos discutidos em classe. Essa segue os padroes das instituicoes de ensino, podendo ser adaptada e modelada de acordo com eles, tais como avaliacao mensal ou bimestral, a depender da escola.

As metas de sala de aula deverao ser em grupo e pressupoem envolvimento de todos os componentes na sua execucao. Para cada aula sao apresentadas discussoes, problemas e questionamentos para que os alunos investiguem sobre o assunto com certo grau de autonomia, e trabalhem em respostas de acordo com as pesquisas feitas. Dessa parte, e esperado que os alunos consigam trabalhar assuntos contextualizados em paralelo. Para a aula 7 (Quadro 1), os alunos devem desenvolver e entregar um trabalho de maior complexidade, envolvendo os assuntos abordados no conjunto completo das aulas.

Por meio das metas individuais e em grupo, o professor pode verificar os indicativos de desenvolvimento dos alunos, tanto individualmente quanto em grupo, verificando as habilidades de cada um. As metas sao um processo de avaliacao somativa e formativa, uma vez que e composta por aplicacao de questionarios, resolucao de problemas abertos e fechados, pesquisas, uma prova e um trabalho final. Os alunos devem ser avaliados ao final de cada etapa e pelo desenvolvimento de suas capacidades, observadas na forma como desenvolvem os conceitos estudados e organizam suas ideias. Dessa forma, ao avaliar os alunos durante esta sequencia didatica, o professor estara avaliando seus processos de desenvolvimento, os erros, acertos, organizacao, participacao e evolucao do aluno e nao somente o produto final de sua nota. Portanto, sera verificado em sala, nos trabalhos e nas resolucoes dos problemas e dos questionarios se os alunos:

1. participaram das discussoes de sala e na resolucao das metas de grupo;

2. alcancaram a resolucao das metas individuais;

3. souberam diferenciar e relacionar os conceitos de carga, corrente eletrica, potencial eletrico, diferenca de potencial, potencia eletrica, resistencia eletrica, associacao de resistores, curto circuito e geradores;

4. conseguiram correlacionar conceitos de eletrostatica e eletrodinamica;

5. entenderam a diferenca dos modelos propostos e dos modelos reais dos circuitos eletricos;

6. observaram a relacao entre potencia eletrica e o consumo de energia eletrica, conseguindo extrapolar os conceitos para seu cotidiano; e

7. correlacionaram corrente eletrica com o efeito Joule e como isso e observado em situacoes reais.

Ao avaliar os resultados das metas, o professor deve buscar indicadores de que houve desenvolvimento na ZDI dos alunos, comparando seus resultados individuais com os resultados em grupo por meio do desempenho qualitativo nos trabalhos, da sua participacao nas tarefas de grupo e das discussoes em sala. A progressao de dificuldade e complexidade das metas individuais faz com que o aluno tenha que desenvolver novas habilidades e indica seu desenvolvimento real, informando tambem sobre a qualidade da mediacao; ja os trabalhos assistidos por outros colegas ou pelo professor mostram qual e o potencial de cada aluno (VYGOTSKY, 1991; 2010). Destarte, a aproximacao das notas individuais das notas das atividades assistidas e um indicador do desenvolvimento real do aluno.

Cabe mencionar que as avaliacoes nao devem ser vistas como um instrumento punitivo, mas de aprimoramento e estimulo ao aprendizado. A capacidade de contextualizar os conceitos explorados didaticamente e outro indicador que esta presente nas metas de sala de aula e, ainda que represente de forma incompleta um determinado fenomeno natural, se os conceitos utilizados apresentarem coerencia entre si, havera um indicio de que foram bem assimilados pelo aluno. Alem disso, sugere-se que, ao final do ciclo de sequencia didatica, o professor tambem seja avaliado pelos alunos, de forma anonima, para proteger suas identidades. Isso pode ser feito com o subsidio de formulario padronizado, fornecendo indicadores para que o professor reflita e qualifique suas abordagens de mediacao.

V. Consideracoes Finais

A sequencia didatica proposta teve como objetivo o ensino de circuitos eletricos e seus conceitos para alunos de Fisica do Ensino Medio, explorando seus potenciais cognitivos de forma interativa, por meio do modelo de sala de aula invertida (flipped classroom). Tendo como foco a teoria de aprendizagem cognitiva de Vygotsky, buscou-se associar as estrategias, objetivos e proposta de avaliacao a indicadores que pudessem demostrar, de forma clara, se houve desenvolvimento do aluno. Conclui-se que o modelo de flipped classroom e compativel com a proposta de Vygotsky, uma vez que o professor assume o papel de mediador e os alunos se tornam protagonistas de seu aprendizado (desenvolvimento).

Ao termino da sequencia didatica, espera-se que os alunos sejam capazes de explanar os conceitos estudados com propriedade, desenvolvendo autonomia parcial para estudar e aprender os assuntos propostos com criticidade. Em particular, isso se favorece em tematicas que exigem grande abstracao, como e o caso do estudo de circuitos eletricos.

Adicionalmente, observa-se que esta proposta tem cunho social, uma vez que trabalha a capacidade do individuo de ser socialmente ativo e participativo nas atividades em classe, com alteridade, assim como evidencia suas habilidades individuais, por meio das metas aplicadas. Toda a proposta se baseia no uso de tecnologias digitais e na capacitacao do individuo de aplica-las em prol da construcao do conhecimento por meio da interacao com o outro.

A proposta aqui sugerida tambem pode ser explorada em outras partes do ensino de Fisica que nao somente em circuitos eletricos e, eventualmente, tambem em outras disciplinas, guardadas as devidas adaptacoes necessarias. Alem disso, os autores deste trabalho recomendam que sequencias didaticas analogas e adicionais sejam desenvolvidas, testadas e aprimoradas em estudos futuros, com vistas a fomentar a troca de experiencias em propostas de ensino com diferentes amparos epistemologicos.

Referencias

BERGMANN, J.; SAMS, A. Sala de Aula Invertida: uma Metodologia Ativa de Aprendizagem. Rio de Janeiro: LTC, 2012.

BRASIL. Lei nP 9394/96, de 20 de dezembro de 1996. Estabelece as diretrizes e bases da Educacao Nacional. Diario Oficial da Uniao, Brasilia, DF, 23 dez. 1996. Disponivel em: <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/leis/l9394.htm>. Acesso em: 28 jun. 2019.

BRASIL. Ministerio da Educacao. Parametros Curriculares Nacionais para o Ensino Medio: Ciencias da Natureza e Matematica e suas tecnologias. Brasilia, 2000. Disponivel em: <http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/ciencian.pdf>. Acesso em: 28 jun. 2019.

BRASIL. Secretaria de Educacao Basica. Orientacoes Curriculares para o Ensino Medio: Ciencias da Natureza, Matematica e suas Tecnologias. Brasilia, 2006. Disponivel em: <http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/book_volume_02_internet.pdf>. Acesso em: 28 jun. 2019.

FREIRE, P. A Pedagogia do Oprimido. Brasil: Paz e Terra, 2005. 45l. ed. 213p.

FREIRE, P. A Pedagogia da Autonomia. Brasil: Paz e Terra, 2011. 43l. ed.

JOHNSON-LAIRD, P. N. Mental Models: Towards a Cognitive Science of Language, Inference, and Consciousness. Cambridge MA, Estados Unidos: Harvard University Press, 1995. LEVY, P. Cibercultura. Sao Paulo: Editora 34, 1999.

MACEDO, J. A.; DICKMAN, A. G.; ANDRADE, I. S. F. Simulacoes Computacionais como Ferramentas para o Ensino de Basicos de Eletricidade. Cad. Bras. Ens. Fis., v. 29, n.

Especial 1: p. 562-613, set. 2012. DOI: 10.5007/2175-7941.2012v29 nesp1p562

MONTOYA, A. O. D.; MORAIS-SHMIZU, A.; MARCAL, V. E. R.; MOURA, J. F. B. (Org.). Jean Piaget no Seculo XXI: Escritos de Psicologia e Epistemologia Geneticas. Marilia, SP: Editoras Cultura Academica e Oficina Universitaria, 2011.

MOREIRA, M. A. Teorias de Aprendizagem. Sao Paulo: EPU, 1999. 2l. ed.

OLIVEIRA, T. E.; ARAUJO, I. S.; VEIT, E. A. Sala de aula invertida (flipped classroom): Inovando as aulas de fisica. Fisica na Escola, v. 14, n. 2, 2016.

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RICARDO, E. C; FREIRE, J. C. A. A concepcao dos alunos sobre a fisica no ensino medio: um estudo exploratorio. Rev. Brasileira de Ensino de Fisica, Brasilia, v.29, n. 2, p. 251-266, 2007.

VYGOTSKY, L. S. A formacao social da mente. 4l ed. Sao Paulo: Martins Fontes, 1991.

VYGOTSKY, L. S. A construcao do pensamento e da linguagem. Sao Paulo: Martins Fontes, 2000.

VYGOTSKY, L. S; LEONTIEV, A. N.; LURIA, A. R. Linguagem, desenvolvimento e aprendizagem. 11l ed. Sao Paulo: Icone, 2010.

Marco Paulo do Nascimento Maia Soares (1), Marcello Ferreira (*1), Alexandre Betinardi Strapasson (2), Olavo Leopoldino da Silva Filho (1)

(1) Instituto de Fisica, Universidade de Brasilia

(2) Imperial College London, Inglaterra

(*) marcellof@unb.br

(1) PhET: Simulacoes Interativas em Ciencias e Matematica. Acessivel em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/Acessado em: 12 de jun. 2019.
Quadro 1: Sequencia didatica para ensino de circuitos eletricos ao
ensino medio.

Aula 1                Tema: Relacionando carga eletrica e corrente
                      eletrica

Objetivo              Explorar as relacoes entre os temas de
                      eletroestatica e circuito eletrico.
Metodologia da        Momento 1: Alinhamento das expectativas da
aula                  sequencia didatica e o que sera esperado dos
                      alunos durante as proximas aulas, explicitando
                      quais sao os objetivos e metas gerais que eles
                      devem alcancar.
                      Neste momento deve ser verificado como foi a
                      interacao dos alunos com o material previamente
                      enviado no modelo flipped classroom. Em dialogo
                      com a turma, o professor deve pedir que os
                      alunos falem sobre as notas que cada um tomou
                      durante o estudo do material, explorando duvidas
                      ou pontos de dificuldade, buscando homogeneizar
                      o nivel de conhecimento e desenvolvimento da
                      turma.
                      Momento 2: Aplicacao de roteiro de pesquisa com
                      questoes abertas, relacionando os conceitos
                      vistos em eletrostatica e o que foi estudado
                      sobre corrente eletrica. Alunos devem pesquisar
                      em grupos de preferencialmente tres ou quatro
                      pessoas e responder sobre as relacoes conceituais
                      e matematicas encontradas. O roteiro deve ser
                      recolhido e o professor deve atribuir uma nota,
                      como parte da avaliacao de progresso de cada
                      aluno.
                      Observacao: Tanto a discussao com a turma, quanto
                      o trabalho em grupo, visam a integracao dos
                      conceitos de Vygotsky sobre os processos de
                      aprendizado originados pelas interacoes sociais,
                      assim como avaliar o potencial de desempenho de
                      cada aluno em ambiente social.
Pontos a serem        Quais os conceitos (fisicos e matematicos) e as
pesquisados e         relacoes entre: carga, forca eletrica, campo
desenvolvidos         eletrico, potencial eletrico, trabalho e corrente
atraves do roteiro    eletrica? Qual a diferenca entre Corrente
de pesquisa           Alternada e Corrente Continua?
Aula 2                Tema: Potencia eletrica e consumo de energia
                      eletrica
Objetivo              Entender a relacao entre potencia eletrica e o
                      consumo de energia eletrica, assim como reconhecer
                      informacoes de voltagem, amperagem e potencia
                      eletrica em aparelhos eletricos e eletronicos.
Metodologia           No material enviado previamente, as diretrizes
                      para a aula 2 podem conter direcionamentos para
                      que os alunos tragam fotos das etiquetas de
                      aparelhos eletricos e eletronicos com suas
                      informacoes de potencia, corrente, voltagem
                      caracteristicas do aparelho. Esse material sera
                      utilizado em sala para desenvolver modelos
                      matematicos relacionando as informacoes com o
                      consumo de energia eletrica de cada aparelho. Os
                      alunos devem trabalhar em grupo para desenvolver
                      os conceitos fisicos do tema, montar propostas de
                      economia no consumo de energia eletrica e formas
                      alternativas de geracao e energia eletrica. Os
                      trabalhos e modelos de cada grupo devem ser
                      recolhidos para avaliacao e atribuicao de nota de
                      desempenho, como parte da avaliacao de progresso
                      individual dos alunos.
Pontos a serem        Qual a relacao da potencia eletrica de um
pesquisados e         aparelho com seu consumo de energia? Como podemos
desenvolvidos         economizar no consumo de energia eletrica no
em sala               nosso cotidiano?
Aula 3                Tema: Circuito Eletrico, Lei de
Objetivo              Ohm e Resistores Aprofundar conhecimentos sobre
Metodologia           circuito eletrico e conceitos envolvidos nas Leis
                      de Ohm e Resistores. Nesta aula, os alunos devem
                      trabalhar em grupo, resolvendo questionario com
                      perguntas conceituais, problemas abertos e
                      fechados de complexidade crescente sobre o tema.
                      O questionario e recolhido
                      para avaliacao.
Pontos a serem        O que e um circuito eletrico?
desenvolvidos pelos   O que e a Lei de Ohm?
alunos                Qual a relacao entre os conceitos?
                      Qual a relacao matematica entre eles?
                      Qual a diferenca entre sentido real e sentido e
                      sentido convencional da corrente eletrica.
Aula 4                Tema: Associacao de resistores
Objetivo              Trabalhar o conceito de resistor, desenvolver
                      modelos simulados com os alunos e suas
                      representacoes matematicas.
Metodologia           O professor deve trazer um roteiro de estudos com
                      problemas conceituais e matematicos envolvendo
                      diferentes montagens de circuitos com os tipos de
                      associacao de resistores. Em sala, os alunos devem
                      trabalhar em grupo para resolver os problemas,
                      podendo usar o KCC para ajudar na compreensao
                      e visualizacao do assunto em seus aparelhos
                      eletronicos. Caso a escola tenha acesso a
                      laboratorio computacional ou tablets eletronicos,
                      o professor pode levar os alunos ao laboratorio
                      ou disponibilizar os aparelhos para os alunos
                      utilizarem o KCC neles. Alternativamente, o
                      professor pode utilizar um rojetor e fazer
                      simulacoes juntamente com os alunos de forma
                      agregada. As respostas dos problemas
                      resolvidos devem ser recolhidas para avaliacao.
                      Quais sao os tipos de associacao e qual a relacao
                      entre eles?
Pontos a serem        Quais sao as principais caracteristicas de cada
desenvolvidos         associacao e seus respectivos desdobramentos
                      matematicos?
Aula 5                Tema: Efeito Joule e curto circuito
Objetivo              Trabalhar os conceitos do Efeito Joule e
                      situacoes de curto circuito, correlacionando com
                      aplicacoes e fenomenos do cotidiano.
Metodologia           Essa aula se baseia em uma apresentacao dos
                      grupos sobre os conceitos abordados no tema, suas
                      aplicacoes no cotidiano e as diferencas da teoria
                      estudada e os fenomenos reais. O professor prepara
                      estudos de caso apresentando situacoes-problema
                      sobre os temas-chave e os disponibiliza
                      previamente para que os alunos trabalhem em cima
                      deles e o apresentem para a turma durante a aula,
                      explicando a situacao-problema e a forma como
                      decidiram aborda-la. O desempenho individual do
                      aluno durante a apresentacao e seu dominio sobre
                      o tema deve ser avaliado pelo professor, assim
                      como o desempenho do grupo. E necessario que se
                      faca anotacoes e observacoes sobre os desempenhos
                      individuais e em grupo como base para a avaliacao
Proposta de           Questao 1: O que e o efeito Joule?
discussoes            Como esta presente no cotidiano?
discutidas em         Qual sua importancia para nosso dia a dia?
sala:                 Quais suas aplicacoes, e como se relaciona com os
                      conceitos previamente estudados?
                      Questao 2: O que e curto circuito?
                      Por que ocorre?
                      Suas consequencias em um modelo de circuito
                      eletrico.
                      Suas consequencias no cotidiano e como evitar,
                      diferencas para o modelo teorico e o real.
Aula 6                Tema: Geradores
Objetivo              Trabalhar o conceito de gerador, desenvolver
                      modelos simulados com os alunos e suas
                      representacoes matematicas.
Metodologia           O professor deve trazer um roteiro de estudos com
                      problemas conceituais e matematicos envolvendo
                      diferentes montagens de circuitos com os tipos de
                      associacao de resistores e geradores. Em sala, os
                      alunos devem trabalhar em grupo para resolver os
                      problemas, podendo usar o KCC para ajudar na
                      compreensao e visualizacao do assunto em seus
                      aparelhos eletronicos. Caso a escola tenha acesso
                      a laboratorio computacional ou tablets
                      eletronicos, o professor pode levar os alunos ao
                      laboratorio ou disponibilizar os aparelhos para
                      os alunos utilizarem o KCC neles.
                      Alternativamente, o professor pode
                      utilizar um projetor e fazer simulacoes
                      juntamente com os alunos de forma agregada. As
                      respostas dos problemas resolvidos devem ser
                      recolhidas para avaliacao.
Pontos a serem        O que sao geradores e quais os tipos de geradores
desenvolvidos         estudados? Descreva a Lei de Poilet.
                      Qual a relacao entre resistores e geradores?
                      Qual a relacao com a lei de Ohm e seus
                      desdobramentos matematicos?
Aula 7                Tema: Trabalho Final--Reostatos e Potenciometros
Objetivo              Desenvolver pesquisa aprofundada sobre o tema,
                      explorar suas aplicacoes no cotidiano, bem como
                      sua importancia no controle de sistemas eletricos
                      e eletronicos.
Metodologia           Os alunos sao organizados em grupos e devem
                      desenvolver uma pesquisa aprofundada sobre o tema,
                      trazendo uma situacao-problema e como ela poderia
                      ser resolvida pelo uso de reostatos e
                      potenciometros. O professor deve instigar o
                      processo de pesquisa e investigacao dos alunos,
                      deixando que les desenvolvam o trabalho de forma
                      autonoma, estando atento a participacao dos
                      alunos em seus grupos. Ao final da aula o
                      professor recolhe os trabalhos.
Pontos a serem        Explorar as aplicacoes de reostatos e
explorados no         potenciometros (ex.: usina hidroeletrica), a
trabalho              diferenca entre os dois e se existem metodos mais
                      eficazes atualmente para a mesma aplicacao (para
                      essa ultima parte, nao ha a necessidade de se
                      aprofundar; ela serve apenas para demonstrar se o
                      aluno e capaz de reconhecer s evolucoes
                      tecnologicas que se originaram a partir da
                      utilizacao do reostato e do potenciometro).
                      Desenvolver um modelo (com demonstracao grafica e
                      matematica) de circuito complexo utilizando
                      geradores, resistores, reostatos e potenciometros,
                      utilizando os conceitos trabalhados anteriormente.
                      O professor pode pedir para os grupos criarem
                      modelos proprios, ou trazer um problema complexo
                      para que os alunos resolvam em sala.
Aula 8                Tema: Entrega do trabalho e finalizacao da
Objetivo              sequencia de aulas Rever e reforcar os principais
                      temas vistos durante a sequencia de aulas, sanar
                      duvidas que podem ter restado e preparacao para
                      a ultima meta individual.
Metodologia           Esta aula tem formato de discussao aberta em que
                      os alunos tem oportunidade de fazer perguntas
                      sobre temas a respeito dos quais possa remanescer
                      duvida. E requisitado que os alunos facam
                      comentarios sobre o que mais aprenderam na
                      sequencia de aula e suas maiores dificuldades.
                      Compartilhar ssas informacoes faz parte do
                      processo de socializacao dos alunos e e um
                      marcador para o professor valiar o
                      desenvolvimento do grupo de alunos durante a
                      sequencia. A ultima meta contendo uma
                      prova individual final e liberada para os alunos
                      na sequencia dessa aula.
Temas a serem         Discussao em sala de aula sobre as aplicacoes dos
discutidos            conceitos vistos em sala de aula. Compartilhar
                      isso em sala de aula faz com que eles percebam
                      que nao sao os unicos com as mesmas dificuldades.
                      Tirar duvidas que tenham restado nos alunos.
                      Como eles aplicariam os conhecimentos adquiridos
                      em seu cotidiano? Preparacao para proxima
                      sequencia de aulas se for o caso.
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Article Details
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Title Annotation:Artigo original
Author:Soares, Marco Paulo do Nascimento Maia; Ferreira, Marcello; Strapasson, Alexandre Betinardi; Filho,
Publication:Physicae Organum
Date:Jul 1, 2019
Words:6788
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