A prática no ensino do movimento dos planetas do Sistema Solar
Demozélia Paulino de Souza Braz
Orientadores:
Andrey Barbosa Guimarães, Águeda Aparecida da Cruz Borges
UA/UFMT
Frederico Ayres de Oliveira Neto
Departamento de Matemática, Instituto de Ciências Exatas e Naturais, Campus Universitário de Rondonópolis, Universidade Federal de Mato Grosso
RESUMO
Este trabalho veio favorecer o aprendizado dos educandos do 6º ano do Ensino Fundamental da Escola Municipal Jane Pereira Lopes, no município de Matupá – MT, bem como coletar subsídios para verificar o aprendizado incentivado pela prática. A prática foi desenvolvida por meio de uma maquete “Sistema Solar” e de um cartaz explicativo, com o objetivo de facilitar o aprendizado referente ao sistema solar, destacando primordialmente o movimento dos planetas. Em torno de um mês após a realização da prática, foi aplicada uma atividade na qual os estudantes foram questionados quanto ao movimento dos planetas, cujo objetivo foi averiguar o ensino-aprendizagem. O resultado veio comprovar que através da prática o aluno tem mais facilidade para aprender os conteúdos propostos. Em outras palavras, esse trabalho trouxe o entendimento de que a prática é uma facilitadora no processo de ensino-aprendizagem.
Palavras-chave: Ensino-aprendizagem. Prática. Movimento dos planetas.
ABSTRACT
This work has favored the learning of students in the 6th grade of elementary school at Escola Municipal Jane Pereira Lopes, Matupá - MT, as well as collect subsidies in order to verify the learning process encouraged by practice lessons. The practice was developed by a "solar system" model and an explanatory poster, aimed to facilitate learning related to the solar system, primarily noting the movement of planets. By a month after application of the practice, it was applied an activity, in which the students were questioned about the movement of the planets, in order to facilitate students learning. The result came through practice showed that the student finds it easier to learn the proposed content. In other words, this work brought the understanding that the practice is a facilitator in the process of teaching and learning.
Keywords: Teaching and learning. Practice. Planets movement.
Introdução
Não é de agora que os fenômenos celestes exercem em nós o desejo de desvendar seus mistérios. Por se tratar de um assunto que aguça a nossa curiosidade, e tendo em vista a defasagem do aprendizado de Física, surgiu a ideia de, em primeiro momento, proporcionar, por meio da prática, o aprendizado sobre o movimento dos planetas do sistema solar, e no segundo momento, verificar o aprendizado dos alunos por meio de uma atividade escrita.
Nesse trabalho, a Lei da Gravitação Universal de Isaac Newton e as 1ª e 2ª leis de Kepler foram a base teórica na elaboração deste trabalho.
Problemas conceituais relacionados à órbita dos planetas em torno do Sol foram explorados, com o objetivo de esclarecer a questão da baixa excentricidade da trajetória (CANALLE, 2003; FERREIRA DA SILVA, 2011). Os erros conceituais podem levar a equívocos tais como a associação das estações do ano à posição da Terra em relação ao Sol (SNEIDER, 2011). A exploração da lei da Gravitação Universal de Newton e das leis de Kepler é fundamental para a compreensão das trajetórias dos planetas (BASTOS FILHO, 1995; PORTO, 2008; DAMASIO, 2011; DIAS, 2004; KAVANAGH, 2006).
A prática utilizada para a compreensão do movimento dos planetas do Sistema Solar foi uma maquete demonstrando o sistema solar, contendo o Sol e os oito planetas e suas órbitas e um cartaz descrevendo o movimento de um planeta, destacando sua posição, os pontos de periélio e afélio, movimento elíptico, movimentos acelerado e retardado. Os alunos não tiveram participação na elaboração do cartaz e da maquete, ambos já estavam construídos quando foram utilizados na prática para a compreensão dos conteúdos.
A coleta de dados referente ao aprendizado dos educandos foi por meio da aplicação de uma atividade, onde os alunos indicaram o movimento acelerado e retardado do planeta e os pontos de periélio e afélio. A atividade foi desenvolvida com estudantes do 6º ano do Ensino Fundamental da escola Municipal Jane Pereira Lopes, no município de Matupá – MT.
Referencial Teórico
Este trabalho levou em consideração as pesquisas desenvolvidas por Kepler sobre as órbitas dos planetas. Segundo o trabalho Evolução Estelar (BRASIL, 2011):
Kepler desenvolveu três regras matemáticas que eram capazes de descrever as órbitas dos planetas (definimos órbita como sendo a trajetória que um corpo celeste descreve em torno de outro sob a influência da lei da gravidade só descoberta posteriormente por Isaac Newton).
A partir dos estudos de Cláudio Ptolomeu (100 – 170 d. C), houve melhor compreensão do movimento dos planetas. Ptolomeu teve seus estudos estruturados nas teorias de Aristóteles que defendia o modelo geocêntrico: a Terra era o centro do Universo e os demais astros giravam ao redor da Terra. Ptolomeu buscava explicações para compreender o movimento retrógrado dos planetas e suas experiências o levaram a crer que os planetas giravam em círculo em torno de um círculo maior. Chegou a ter a ideia de que o centro do Universo seria o Sol, mas descartou esse pensamento por não ser uma realidade física de sua época.
Segundo Pietrocola (2010, p. 308):
A mais eficiente explicação para o movimento retrógrado dos planetas no sistema geocêntrico foi desenvolvida pelo grego Ptolomeu... De acordo com um de seus modelos explicativos, um planeta se move ao longo de um círculo chamado epiciclo, cujo centro se move em um círculo maior.
No renascimento surge nova concepção contrariando a teoria de Aristóteles de que a Terra é o centro do universo. Através das grandes navegações foi possível desenvolver instrumentos que mediam com cada vez mais precisão a localização de estrelas e percurso dos planetas (PIETROCOLA, 2010, p. 318). As novas descobertas geraram discordância sobre o sistema aristotélico, pois a realidade era diferente do que tinham como verdade. “Isso acabou por aumentar a discrepância entre o que se via no céu e o previsto pelo sistema aristotélico” (PIETROCOLA, 2010, p. 318). Nicolau Copérnico descobriu que os movimentos celestes influenciavam na coerência do calendário e aprofundando em seus estudos pôde perceber o Sol no centro do Universo e não a Terra, o que o levou a reformular o calendário “A reforma do calendário contou com a participação/contribuição de renomados astrônomos e matemáticos da época, como Nicolau Copérnico” (PIETROCOLA, 2010, p. 35).
Como visto, Nicolau Copérnico contribuiu para o modelo do qual temos hoje. Suas experiências serviram de base para outros estudiosos, como Tycho Brahe e Johannes Kepler, “Espera-se que a ciência seja entendida como uma construção coletiva, produzida por seres humanos que sofrem influências históricas, sociais e filosóficas do contexto em que viveram” (DAMASIO, 2011).
Brahe passou sua vida inteira investigando o movimento dos planetas. Chegou à conclusão de que todos os planetas se moviam em torno do Sol, menos o planeta Terra. Na sua concepção o Sol rodeava a Terra.
Kepler foi assistente de Brahe, com interesse de descobrir o movimento dos planetas. Mesmo Kepler sendo auxiliar de Brahe não conseguiu informações referentes ao movimento dos planetas, que tanto almejava. Apenas depois da morte de Brahe, Kepler teve acesso aos dados. Após anos de observação, Kepler descartou a teoria dos movimentos circulares que foram concebidos no modelo geocêntrico e heliocêntrico. Suas observações e experiências levaram a crer em uma nova descoberta: o movimento elíptico que deu origem ao modelo que temos hoje. Nesse sistema, os planetas se movem em órbitas elípticas e o Sol ocupa um dos focos da elipse, ou seja, o Sol não fica no centro da circunferência como nos conceitos dos movimentos circulares, embora sua excentricidade seja muito baixa (CANALLE, 2003; YU, 2010).
Conforme Nussenzveig (2002, p. 194):
Após inúmeras tentativas... Kepler acabou descobrindo que a órbita de Marte era uma elipse, com o Sol situado num dos focos – e que o mesmo valia para os demais planetas.
Foi possível Kepler chegar a outro pensamento. Além do descobrimento da órbita elíptica, percebeu o aumento de velocidade do planeta quando este se aproximava do Sol.
Segundo Tipler (1995, p. 300)
Com os dados de Tycho Brahe, Johannes Kepler descobriu que as trajetórias dos planetas em torno do Sol eram elipses. Mostrou também que os planetas tinham velocidades maiores quando orbitavam nas proximidades do Sol.
Com esses resultados, Kepler formulou a 1ª e a 2ª leis e, anos mais tarde, a 3ª Lei. A 1ª Lei de Kepler relata que todos os planetas giram em torno do Sol descrevendo um percurso elíptico, sendo o Sol um dos focos.
A 2ª Lei, conhecida como “lei das áreas” afirma que “o raio vetor que liga um planeta ao Sol descreve áreas iguais em tempos iguais” (Nussenzveig, 2002, p. 194). O periélio é o ponto mais próximo do Sol e nesse ponto o planeta se move com maior velocidade. Já o afélio é o ponto mais afastado do Sol, onde o planeta possui movimento retardado.
Nussenzveig (2002, p. 194) entende que:
Num dado intervalo de tempo t, o planeta descreve uma porção maior da órbita quando está no periélio (posição mais próxima do Sol) do que no afélio (posição mais distante do Sol).
Isaac Newton, apoiado nas ideias de Kepler, pôde explicar o movimento dos planetas. Para Newton, o movimento acelerado e retardado dos planetas se dá pelo fato da força de atração entre os corpos ser central, além de ser diretamente proporcional às massas dos corpos e inversamente proporcional à distância entre os mesmos.
A 3ª lei de Kepler, “lei dos períodos”, dá entendimento de quanto mais distante o planeta estiver do Sol, maior será o tempo para completar a órbita em torno dessa estrela.
Através desses estudos foi possível compreender o movimento dos planetas no Sistema Solar, que esses corpos estão em movimento que pode ser acelerado ou retardado, devido à força de atração que o Sol exerce sobre os astros do sistema solar.
Método
Após os estudos, para os esclarecimentos dos assuntos abordados sobre o movimento dos planetas do Sistema Solar, foi confeccionada uma maquete que representa o Sistema Solar com seus oito planetas: Mercúrio, Vénus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, e suas órbitas elípticas em torno do Sol (BERNARDES, 2010; CANALLE, 2003; TANCREDI, 2007). Por meio da visualização em maquete explicou-se o movimento dos planetas e a força de atração exercida pelo Sol, considerando o par ação/reação. Para melhor compreensão foi construído um cartaz explicativo demonstrando o movimento de um planeta em órbita elíptica ao redor do Sol, sua posição, pontos periélio e afélio, o movimento acelerado e retardado. A maquete foi utilizada para aprimoramento do conhecimento prévio dos estudantes, cuja proposta foi a integração total com o experimento (DARROZ, 2011; SEBASTIÀ, 2004).
Este trabalho foi desenvolvido na turma do 6º ano do ensino fundamental da Escola Municipal Jane Pereira Lopes, no município de Matupá – MT. Com o objetivo de proporcionar aos educandos do 6º ano conhecimentos sobre o “Sistema Solar”, seus principais planetas e os seus movimentos, com o intuito de facilitar o aprendizado do aluno através da prática, ou seja, por meio da visualização de uma maquete do “Sistema Solar” e de um cartaz explicativo, além da aplicação da prática foi desenvolvida uma atividade escrita para a verificação do aprendizado dos educandos (GRADY, 2003; MACHADO, 2001; MOREIRA, 2000; MORETT, 2010). O trabalho foi dividido em duas etapas, sendo que a primeira foi a de aplicar a prática da maquete e do cartaz explicativo (figuras 1 e 2) para facilitar o aprendizado referente ao sistema solar, dando ênfase maior ao aprendizado do movimento dos planetas.
Figura 1: maquete “Sistema Solar”.
Figura 1: maquete “Sistema Solar
A segunda etapa foi a coleta de dados para verificação do aprendizado dos alunos. O recurso utilizado foi a aplicação de uma atividade, na qual os alunos identificaram o movimento acelerado e retardado dos planetas e responderam sobre os pontos periélio e afélio, conforme figura 3. Vale ressaltar que a coleta de dados aconteceu 34 dias após o trabalho desenvolvido com a prática, com a finalidade de verificação do método utilizado para o aprendizado dos educandos.
Figura 3 – atividade aplicada aos alunos para a verificação do aprendizado
Foi explicado aos alunos que as elipses das órbitas dos planetas não são tão acentuadas como mostram as figuras 1, 2 e 3, mas que sua construção teve um propósito didático, com o intuito de facilitar a compreensão dos alunos. Foi esclarecido a todos os alunos que a excentricidade das órbitas é muito pequena, sendo quase circular, mas que não deixa de ser uma elipse (CANALLE, 2003).
Confecção da maquete
Para a confecção da maquete “Sistema solar” foi utilizado TNT preto de dimensões 1,2 X 1,5 m e bolas de isopor de tamanhos variados para representar o Sol e os planetas. Os tamanhos dos planetas não estavam em escala, houve uma preocupação apenas em destacar o sol sendo o maior astro do sistema solar e o planeta Júpiter, maior que os demais planetas. Os planetas foram pintados com tinta guache procurando aproximar as cores reais dos planetas. O Sol foi representado por uma bola de isopor de 13 cm de diâmetro, que depois de pintada com a cor amarela, foi envolvida com um papel celofane amarelo, uma cor bem forte, e foi posicionado um dos focos da elipse. Posteriormente os planetas foram fixados cada um em sua órbita elíptica, fixados com velcro para que os alunos pudessem removê-los ao realizar o movimento dos planetas na maquete.
Resultados
Na parte prática com a maquete houve interação de todos os alunos. Aqueles que não se expressaram oralmente, ficaram atentos às explicações dos conteúdos. Depois da explicação dos movimentos dos planetas, um dos alunos foi até a maquete, deslocou um planeta e fez o movimento acelerado e retardado, movimentando mais rápido quando chegava perto do Sol e mais lento ao se afastar do Sol. Ao fazer o percurso com o planeta, ele comentava quando era movimento acelerado e quando era movimento retardado. Outros alunos ao ver seu colega fazer o movimento do planeta na maquete, quiseram também participar da experiência, a qual foi repetida tantas vezes quanto a quantidade de alunos participantes, sendo um aluno de cada vez.
Um dos alunos ao fazer a experiência comentou “passei pelo o afélio agora a velocidade do planeta vai aumentar, o planeta está acelerando cada vez mais, que legal! cheguei no periélio, mas agora vou bem devagar igual a tartaruga”.
Os alunos ficaram encantados e até os mais tímidos interagiram realizando o movimento dos planetas na maquete.
Gostaram tanto da aula prática que no final da aula uma aluna falou “professora vamos colocar a maquete na parede, bem alto para que os alunos da manhã não destruam, ficou tão legal”.
Foi um trabalho gratificante, pois por meio da visualização os alunos demonstraram encantamento do que viram e aprenderam os conteúdos propostos.
Ao iniciar o desenvolvimento da 1ª etapa (aplicação da prática, ou seja, a demonstração da maquete), primeiramente, a fim de verificação do conhecimento prévio dos alunos, discutiu-se sobre o sistema solar, que existem várias galáxias no universo e a Via Láctea é a que abriga o Sistema Solar, sendo esse sistema composto por gases, poeiras interplanetárias, satélites naturais, asteroides, cometas, planetas anões e oito planetas principais: Mercúrio, Vénus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, em órbita em torno ao Sol.
Uma vez realizada a discussão geral sobre o Sistema Solar e seus componentes, foi possível explicar o movimento dos planetas e os pontos periélio e afélio com a utilização do cartaz explicativo. Através da maquete, os estudantes observaram os oito planetas juntamente com seus nomes, foi esclarecido, com auxílio da representação prática, o movimento dos planetas, que todos se movimentam em orbita elíptica de baixa excentricidade em torno do sol, e quando o planeta chega mais próximo do Sol, sua velocidade de movimento aumenta, ou seja, percorre um espaço maior em sua órbita em um certo intervalo de tempo e quando vai se afastando do Sol a velocidade diminui, descrevendo um espaço menor em sua órbita em um intervalo de tempo.
Falou-se das leis de Kepler que nos ensinam, os planetas se movimentam em órbita elíptica de baixa excentricidade tendo o Sol como um dos focos. O raio vetor que liga o Sol ao planeta varre áreas iguais em tempos iguais, o que varia é a velocidade dos planetas durante o período de revolução. E quanto mais distante o planeta estiver do Sol menor é sua velocidade. Foi esclarecido, também, sobre os pontos periélio e afélio e sua relação com os movimentos acelerado e retardado dos planetas.
Trinta e quatro dias após a aplicação da prática foi realizada a 2ª etapa, referente à coleta de dados. Tivemos como recurso uma atividade que foi aplicada aos alunos (representada na figura 3). Nessa atividade, os alunos completaram as lacunas com o nome dos movimentos.
Quando os alunos receberam a notícia de que iriam responder algumas questões sobre o movimento dos planetas, vários deles disseram “Ah! Professora, de novo, a gente já sabe isso”.
Nesse trabalho ficou evidente que a utilização da prática facilita o aprendizado dos alunos, uma vez que de 17 estudantes que compareceram na aula, 16 responderam corretamente o movimento acelerado e retardado dos planetas, 2 dos 17 não souberam a localização dos pontos periélio e afélio e 1 aluno necessitou visualizar os movimentos na maquete para responder o movimento dos planetas. A prática ajuda no aprendizado dos alunos, principalmente dos que possuem dificuldades na aprendizagem com a exposição teórica. Dessa forma, pode-se dizer que a prática é uma facilitadora no processo de aprendizagem, pois para muitos estudantes, os conceitos fazem mais sentido quando associados à percepção visual do que apenas a auditiva.
Considerações finais
Com esse trabalho foi verificado que o ensino-aprendizagem foi favorecido com a atividade prática, por meio de exposição de um cartaz e de uma maquete do “Sistema Solar”, sendo o foco principal o aprendizado do movimento dos planetas. Dessa forma, foi possível despertar o interesse dos estudantes, mostrando que a ciência faz parte do nosso cotidiano. O resultado obtido demonstrou que a prática facilita o aprendizado dos educandos, os quais aprendem de forma descontraída e não forçada, fazendo o aprendizado acontecer de um jeito divertido e envolvente.
A utilização da aprendizagem significativa foi importante, pois a discussão prévia, antes da apresentação da maquete, mostrou que os estudantes possuíam conceitos adquiridos em experiências anteriores, embora muitos incompletos ou incorretos. A troca de ideias durante essa discussão prévia possibilitou aos estudantes a análise de seus conceitos, conforme depoimentos de muitos deles. Uma vez estabelecidos os níveis de aprendizado dos conceitos, a prática com a maquete e com o cartaz explicativo permitiu o desenvolvimento da aprendizagem com a visualização dos movimentos, principalmente devido à interação dos alunos com a prática. O fato da maior parte deles tomar a decisão de interagir com a maquete e aplicar os conceitos de movimento pode estar associado à aquisição de segurança com o conceito absorvido com as aulas.
A atividade de verificação do aprendizado dos alunos com a aplicação de um esquema para eles preencherem (figura 3) confirmou a segurança dos estudantes com relação aos conceitos trabalhados, uma vez que vários afirmaram que não havia necessidade do teste, pois eles já sabiam as respostas. Esse fato se confirmou com o próprio resultado do teste, no qual as respostas corretas foram quase unânimes. Durante a aplicação do teste foi permitida e até incentivada a interação com a maquete, pois o importante não é o método utilizado pelo aluno, mas a absorção do conceito.
De acordo com o depoimento de vários estudantes, eles ficaram muito satisfeitos com a prática e perceberam que a Ciência é acessível a eles, mesmo distantes dos grandes centros de pesquisa e sem equipamentos sofisticados. Foi percebido que o ensino-aprendizagem pode ser realizado sem a rigidez do método expositivo e seus resultados podem ser ainda mais satisfatórios.
Agradecimentos
A Deus em primeiro lugar, que iluminou o meu caminho e me deu forças durante esta jornada.
A todos os professores deste curso, por contribuírem para mais uma conquista em minha vida.
Em especial ao coordenador do curso Dr: George Barbosa da Silva, pela liderança e pelo dom de percepção e compreensão de nossas necessidades como acadêmicos de segunda licenciatura, que em momento algum deixou de ser líder ao agir com o seu desenvolvimento humano.
Também em especial agradeço aos meus professores orientadores:
Mestre Andrey Barbosa Guimarães, Dr Frederico Ayres de Oliveira Neto e Doutoranda Águeda Aparecida da Cruz Borges, pela paciência, compreensão, por ser tão prestativos e competentes, pelo incentivo que tornaram possível a conclusão deste trabalho.
A meu esposo Antonio Braz, que com muito carinho e apoio não mediu esforços para que eu chegasse até esta etapa de minha vida.
A minha mãe Maria das Graças Paulino de Souza e a meus filhos: Helyeldo Sousa Gomes, ysmaire Sousa Gomes, e Tágila Sousa Sanches, pelas vezes que estive ausente.
Agradeço a Escola Jane pereira Lopes e aos alunos do 6º do Ensino Fundamental, a todos os que permitiram que essa prática fosse aplicada.
A todos meus colegas e amigos, pelo incentivo e apoio durante o curso.
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