Ensino de física
Ensino de física é um processo que consiste na execução de diversas atividades planejadas com a finalidade de provocar a compreensão dos conceitos, bem como das implicações e das aplicações destes São os métodos atualmente utilizados para ensinar física. A Pesquisa em ensino de física é uma área de pesquisa pedagógica que visa melhorar os métodos de ensino de física.
Aristóteles escreveu o que é considerado como o primeiro livro-texto de física. As ideias de Aristóteles foram ensinados até o fim da Idade Média, quando os cientistas começaram a fazer descobertas. Por exemplo, a descoberta de Copérnico contradiz a ideia de Aristóteles de que o planeta Terra está fixo no centro do universo.As hipóteses aristotélicas já haviam sido questionadas antes mesmo de Copérnico, pois o que pecava nos seus estudos era a falta de experimentação em suas teorias, porém, mesmo que houvessem estes questionamentos por parte de alguns estudiosos, devido a importância das ideias aristotélicas e a notoriedade que lhe foram atribuídas, especialmente pela igreja, faziam com que a ideia de questionar Aristóteles fosse desestimulada e descredibilizada. As ideias de Aristóteles sobre movimento não foram substituídas até o final do século 17, quando Newton publicou as suas. Hoje estudantes de física continuam pensando em conceitos de física nos termos Aristotélicos, apesar de ser ensinado apenas conceitos Newtonianos.Esse fenômeno é conhecido como concepção alternativa ou concepção prévia, e mostra como a intuição cotidiana muitas vezes se aproxima mais das explicações aristotélicas do que das leis formuladas por Newton. Tal persistência reforça a importância do ensino de física considerar as ideias espontâneas dos alunos, para que a aprendizagem não seja apenas a substituição mecânica de teorias, mas uma reconstrução crítica do pensamento científico.
Pouco fala-se sobre o ensino de física em épocas tão primordiais quanto a mesopotâmica, porém há evidências de que foram utilizados métodos de coleta de dados na elaboração do conceito das filosofias naturais, época da qual não se distinguia do conceito de física moderno mas havia elementos introdutórios tão necessários para a elaboração de aprendizados humanos. As esparsas evidências se concentram no império Neo-Assírio e Babilônico dos séculos VII ao IV A.C. O estudo da astronomia foi o principal enfoque dos mesopotâmicos associados à este assunto, em especial para a elaboração de calendários festivos e colheitas em épocas apropriadas utilizados pelos gregos e consistentes com estas observações.
Estratégias de ensino são várias técnicas utilizadas pelos professores para facilitar a aprendizagem dos alunos com diferentes estilos de aprendizagem. As diferentes estratégias de ensino ajudam os professores a desenvolver o pensamento crítico entre os alunos e envolvê-los efetivamente em sala de aula. A seleção de estratégias de ensino depende do conceito a ser ensinado e também sobre o interesse dos alunos.
Uso do computador no ensino de física
Com o advento das tecnologias educacionais, o ensino de física foi re-discutido e reformulado através da possibilidade do uso do computador como material de apoio pedagógico, uma vez que tal objeto vinha acompanhado de uma série de expectativas e potencialidades a serem exploradas. Em meados dos anos 70 o tema entra em discussão em seminários sobre a educação no Brasil, entretanto, sua aplicação era restrita às universidades. Na década seguinte tem início a capacitação de professores e a implantação de projetos nas redes de ensino de 1º e 2º grau, movimento que segue se expandindo e especializando até os dias atuais. São diversas as formas do uso de tecnologias no âmbito de ensino de física, uma revisão da literatura que avaliou 109 artigos identificou sete modalidades:
Ensino de Física na Internet
Fundado em 2002 pelo Prêmio Nobel Carl Wieman, o projeto Simulações Interativas PhET da Universidade do Colorado em Boulder cria simulações interativas gratuitas de matemática e ciências. As Sims PhET baseiam-se em extensa pesquisa em educação e envolvem os alunos através de um ambiente intuitivo e lúdico, onde eles aprendem através da exploração e da descoberta. O Departamento de Física Nuclear tem ativamente mantido o princípio de atuação de suas origens, qual seja, o de desenvolver pesquisa de qualidade, aliada à formação de novos pesquisadores e docentes, de técnicos especializados de alto nível e de estudantes de graduação, através de participação nas pesquisas em seus laboratórios e grupos teóricos
A interatividade de alunos com os recursos computacionais, como meio para fomentar a sua participação ativa e reflexiva tem algumas vantagens e desvantagens em relação ao uso de simulações computacionais aplicadas ao ensino de Ciências em geral. Salientamos que entre essas vantagens, se destaca a capacidade desse tipo de ferramenta em tornar o aluno corresponsável pela sua própria aprendizagem, na medida em que favorece seu engajamento cognitivo com atividades potencialmente motivadoras. Em relação a possíveis desvantagens, a perda da conexão entre as simulações e os sistemas reais que essas buscam representar talvez seja a maior delas. Entretanto, isso não é um problema intrínseco às simulações, mas sim um produto de uma abordagem demasiadamente teórica dos conteúdos, sendo seus efeitos mais visíveis quando as usamos.
Aplicativos móveis no ensino de física
Há muitas ferramentas para dispositivos móveis disponíveis ao ensino em física que vise complementar as aulas ministradas nas escolas. Conforme os artigos sobre Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC) que se referem ao uso de aplicativos móveis para o uso do ensino, temos uma nova ferramenta pouco explorada e de fácil acesso à grande maioria de alunos e professores. Uma aprendizagem que construa seus conhecimentos de forma que se possa visar romper as barrerias entre uma sala de aula tradicional com um ensino expositivo, se faz necessário onde no século XXI, uma pesquisa TIC Kids Online Brasil (2017) por meio do Centro Regional de Estudos para o Desenvolvimento da Sociedade da Informação (Cetic.br), aponta que 93 % das crianças e adolescentes entre 9 e 17 anos utilizem seus Smartphones para acessar a internet e as práticas que predominam são: mensagens instantâneas (79%), vídeos online (77%), ouvir música online (75%) e redes sociais (73%), mas a busca por informações de notícias cresceu 17% entre os anos de 2013 e 2017, totalizando 51%. Isto demonstra que Smartphones estão sendo utilizados como ferramenta de pesquisa, além do entretenimento nas redes sociais.
Uso de Smartphones em laboratórios de ensino
Hoje os celulares, conhecidos como Smartphones, estão nas mãos de 85% das crianças e dos adolescentes entre 9 e 17 anos com acesso à internet tanto móvel quanto Wi-Fi. Estes dispositivos possuem além dos softwares iguais ou até mesmo superiores a muitos computadores, sensores eletrônicos embutidos proporcionando experimentos que podem mudar o paradigma do ensino da disciplina. Como exemplo, é possível citar alguns trabalhos, já realizados, que envolvem a aceleração da gravidade, a aceleração de elevador, escada rolante e drones, pêndulo simples, pêndulo físico, oscilador harmônico simples e amortecido, rotações sobre um eixo fixo, momento angular, impulso, colisões unidimensionais, intensidade luminosa, difração, acústica, batimentos, efeito Doppler, pressão atmosférica e campo magnético. Isto tudo devido eles possuírem sensores, como: acelerômetro, GPS, giroscópio, termômetro, pressão atmosférica (barômetro), sensores de campo magnético, intensidade sonora (decibelímetro) e luminosidade (Luxímetro), que são capazes de medir grandezas físicas em intervalos de tempo da ordem de milissegundos. Isoladamente, a tecnologia não pode revolucionar o ensino, mas a introdução das metodologias de aprendizagem ativa baseada em projetos, ambas mediadas pelas tecnologias de informação e comunicação, é o caminho para desenvolver as habilidades deste século para a educação.
A experimentação é de fundamental importância para o ensino de Física, servindo não apenas como motivador para o aluno, mas como ferramenta na formação e desenvolvimento de conceito científicos. O processo investigativo é parte central da experimentação sendo importante não apenas para a Física, mas para toda a área da Ciências da Natureza. Apesar do processo investigativo ser central, é importante que assuma muitas formas devido a complexidade do processo de aprendizagem o que apresenta um desafio ao professor.
Abordagens
São maneiras como as atividades experimentais são apresentadas na sala de aulas, definem o papel do professor, do aluno; roteiros para a atividade; posição do experimento em aula; vantagens, e desvantagens. Na criação de uma aula experimental é tão importante definir a abordagem quanto o tema do experimento. Existem várias abordagens de aulas experimentais no ensino de Física, entretanto, podem ser dividias em três principais: atividades de demonstração, atividades de verificação e atividades de investigação. Uma das abordagens mais utilizadas em atividades experimentais e são frequentemente integradas a aulas expositivas. O experimento é no centro da aula servindo para a ilustração. Demanda pouco tempo, pode ser realizada com poucos materiais e em espaços mais restritos que as atividades de verificação e atividades de investigação. Entretanto não há garantia da atenção dos alunos e de seu envolvimento na atividade. Neste tipo de atividade o professor executa o experimento e explica seu funcionamento, o aluno observa e retira suas dúvidas; o roteiro é estruturado e fechado fica em posse do professor.
Coleta, análise e discussão de dados em sala de aula
São partes fundamentais de um experimento científico em um laboratório, o que não é diferente na sala de aula. A coleta e análise de dados são fundamentais para a aprendizagem do aluno, servindo para mudar suas ideias e visões pré concebidas sobre o experimento. Além disso, levanta questões sobre que variáveis devem ser levadas em consideração e de incertezas das medidas. Com o avanço da tecnologia, surgiram diversos equipamentos e programas que auxiliam na coleta e análise de dados. Entretanto, o alto custo de ferramentas proprietárias restringem o acesso. Neste contexto, a utilização de software livre torna-se vital para o amplo acesso, sendo gratuito pode ser utilizados por todos, sendo fundamental na inclusão digital. Entretanto, para que o uso de, por exemplo, computadores em ambientes escolares de maneira eficiente é necessário introduzir no processo de formacão dos professores o uso dos mesmos.
O Capítulo V da Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (LDB,1996) é destinado a Educação Especial. Entende-se por educação especial, para os efeitos desta Lei, a modalidade de educação escolar oferecida preferencialmente na rede regular de ensino, para educandos com deficiência, transtornos globais do desenvolvimento e altas habilidades ou superdotação. No artigo 59 da LDB está previsto que os sistemas de ensino assegurarão a esses educandos atendimento especializado, bem como professores do ensino regular capacitados para a integração de alunos com necessidades educativas especiais nas classes comuns (educação inclusiva). Tipos de Necessidades Educativas Especiais: De 2013 à 2017, o ensino médio conseguiu quase dobrar o número de matrículas de pessoas com deficiência, passando de 48.589 para 94.274, esses números não tratam de transtornos funcionais específicos. Essa inclusão ocorre em classes regulares, ou seja, com alunos que não necessitem de práticas especiais, como prevê a LDB. O ensino de Física para pessoas com NEE, com base nas exigências da Lei de Diretrizes, e tendo em vista o aumento de matrículas nas escolas de alunos com NEE, carece de uma formação adequada dos professores para uma educação inclusiva.
Uma parte importante da história do ensino de física no Brasil foi a importação de projetos de ensino ao longo da década de 1960, como o PSSC, que foi um projeto para o ensino de física, desenvolvido pelos Estados Unidos em 1957 que vendo o avanço da União Soviética, que a época formava mais engenheiros e cientistas e havia lançado o primeiro satélite em órbita, precisou tomar medidas para se manter na frente tecnologicamente. A aplicação dos materiais desse projeto tiveram ajuda do IBECC, um instituto que representava os interesses da UNESCO no Brasil, criado em 1946, que traduziu e adaptou esses projetos, como também promoveu cursos para capacitação de professores para lecionarem com esse material. Entre a Tradição e a Base Nacional Comum Curricular (BNCC) O método de ensino predominante no Brasil ainda se assemelha ao tradicional, focado na memorização de fórmulas e na resolução de exercícios descontextualizados. Essa abordagem, criticada por especialistas, mostra-se defasada diante das novas demandas sociais e tecnológicas. A Base Nacional Comum Curricular (BNCC), embora preveja o ensino de Física desde o ensino fundamental, com a unidade temática "Terra e Universo", e estabeleça habilidades a serem desenvolvidas, não garante, por si só, uma mudança na prática pedagógica, que permanece em grande parte inalterada. A redução da carga horária da disciplina e a crônica falta de acesso a laboratórios didáticos bem equipados limitam a experimentação, pilar fundamental para a compreensão dos fenômenos físicos e para o desenvolvimento do pensamento científico.
