As atividades apresentadas nesta hipermídia, que denominamos de episódios de modelagem, foram delineadas com amparo na Teoria da Modelagem Didático-Científica (Heidemann, Araujo & Veit, 2015c). Esta teoria tem como base a tese de que a modelagem científica constitui um campo conceitual subjacente aos campos conceituais específicos da Física (Brandão, Araujo & Veit, 2011). Os episódios de modelagem foram estruturados com o intuito de proporcionar aos estudantes situações com potencial para dar sentido tanto aos conceitos do campo conceitual da modelagem didático-científica como aos conceitos específicos da Física. Além disso, espera-se que os estudantes sejam protagonistas em suas investigações, envolvendo-se ativamente nas atividades, encarregando-se de tarefas que envolvem desde a criação de questões de pesquisa pertinentes até a construção de conclusões baseadas em evidências empíricas. Especificamente, são objetivos dos episódios de modelagem que, durante suas investigações, os estudantes, em algum nível (Heidemann, Araujo & Veit, 2015d):

  1. Criem questões de pesquisa para as investigações experimentais realizadas.

  2. Exponham o(s) modelo(s) teórico(s) utilizados na resolução dos problemas propostos.

  3. Exponham as relações entre as simplificações da realidade consideradas no(s) modelo(s) teórico(s) construído(s) e/ou explorado(s), seu(s) domínio(s) de validade e seu(s) grau(s) de precisão.

  4. Criem procedimentos experimentais para contrastar empiricamente modelos teóricos.

  5. Criem procedimentos para controlar variáveis com o intuito de que os fatores desprezados pelo modelo teórico adotado influenciem minimamente os dados experimentais.

  6. Planejem análises de dados experimentais com base no(s) modelo(s) teórico(s) de referência das investigações.

  7. Organizem dados coletados experimentalmente com base em um modelo teórico de referência.

  8. Executem procedimentos estatísticos para avaliar incertezas das evidências empíricas construídas.

  9. Expliquem diferenças entre predições e evidências durante a contrastação empírica.

  10. Avaliem o domínio de validade e o grau de precisão dos modelos teóricos de referência das investigações por meio da contrastação de predições e evidências.

Para alcançar esses objetivos, é previsto que inicialmente os estudantes realizem uma tarefa de leitura aos moldes do que é proposto por Gregor Novak e seus colaboradores na metodologia intitulada Ensino sob Medida (Araujo & Mazur, 2013). Tal estratégia é implementada da seguinte forma. Na semana anterior à atividade, é solicitado que os estudantes façam a leitura de algumas seções de um livro didático. Suas repostas a um conjunto de três ou quatro questões relacionadas com a leitura realizada são enviadas ao professor até o dia anterior à atividade. Essa entrega pode ser realizada eletronicamente, por meio de, por exemplo, uma plataforma de ensino à distância como o Moodle ou de um formulário online construído com o Google Drive (Heidemann, Oliveira & Veit, 2010). As respostas dos estudantes são analisadas pelo professor, que no início do episódio de modelagem, faz uma pequena apresentação sobre as dificuldades dos estudantes na tarefa de leitura e sobre respostas adequadas às questões propostas. O objetivo desse procedimento é levar os estudantes a mobilizarem conhecimentos que podem ser importantes em suas investigações. Desse modo, espera-se que as tarefas de leitura sejam uma introdução para os episódios de modelagem.

Inspirados pelos ciclos de modelagem de David Hestenes (Heidemann, Araujo & Veit, 2012), estruturamos os episódios de modelagem em três etapas. São elas:

Sobre a proposta

Durante os episódios de modelagem, o professor assume um papel de mediador. Principalmente durante as discussões finais, ele deve incentivar que os estudantes explicitem suas ideias e raciocínios de modo que, a partir das suas contribuições, se estabeleçam as bases para o compartilhamento de significados entre os participantes do processo de ensino aprendizagem. Termos técnicos devem ser introduzidos pelo professor na medida em que são necessários para aprimorar a qualidade do discurso dos estudantes. O professor deve estar preparado ainda para introduzir novas ferramentas de representação na medida em que os estudantes estiverem preparados para fazer bom uso delas. Deve-se reconhecer que a habilidade de modelar, e assim compreender, depende das ferramentas disponíveis (equações, gráficos, tabelas, diagramas etc.). Por fim, é papel do professor também promover debates explícitos sobre aspectos relacionados com o processo de modelagem científica, dando oportunidade para que os estudantes evoluam em suas concepções sobre a natureza da Ciência.

Como em qualquer evento de ensino-aprendizagem, a avaliação é um aspecto fundamental dos episódios de modelagem. Por isso, é previsto que os estudantes redijam relatórios experimentais sobre as investigações realizadas. Além de possibilitar a avaliação do que foi feito nas atividades, espera-se que, com a confecção dos relatórios, os estudantes evoluam em suas competências para se expressar na forma escrita. Para avaliar esses relatórios, é proposto o uso de um protocolo de avaliação. Esse instrumento é apresentado aos participantes antes mesmo do início da atividade. Desse modo, tornando os estudantes cientes dos itens sob os quais serão avaliados, eles podem regular suas cognições com vistas a alcançar os objetivos estabelecidos.

1. Discussão Inicial

Partindo dos conhecimentos abordados na tarefa de leitura, um problema é compartilhado com os estudantes. Após, são expostas alternativas de investigações experimentais que eles podem realizar com o objetivo de resolver o problema proposto. Sobre a bancada do laboratório, ficam dispostos diversos objetos e instrumentos que os estudantes podem utilizar em suas investigações.

2. Investigação

Organizados em pequenos grupos, os estudantes definem suas questões de investigação, planejam, executam e analisam um experimento com o intuito de responder suas questões, e constróem conclusões baseados nas evidências coletadas. Nesse processo, eles têm liberdade para escolher os métodos de coleta e análise de dados utilizados. Pequenos quadros brancos (90 cm X 60 cm) são utilizados no compartilhamento de ideias.

3. Discussão Final

Os resultados obtidos pelos diversos grupos são apresentados ao grande grupo. Os pequenos quadros brancos são novamente utilizados nesta etapa, pois permitem que os resultados dos grupos sejam visualizados simultaneamente. Por fim, o professor apresenta uma solução para o problema proposto na discussão inicial, relacionando-a com as soluções apresentadas pelos estudantes e com aspectos do processo de modelagem científica.

Referências

© Imagem com direitos autorais reservados

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