INTRODUÇÃO

O 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. Segundo ^{Rangel (2021}), esse é um campo ativo de investigação, que aborda, dentre outros aspectos, metodologias de ensino e o papel delas no processo de aprendizagem da referida disciplina.

Objetivando melhores resultados nesse processo, ao discutir as formas de aprender e ensinar física, deve-se con-siderar a formação de professores, seja na forma inicial, seja na continuada. Essa formação é destacada por Pinheiro e Massoni (2021) quanto ao papel do protagonismo e da pesquisa; além disso, as autoras trazem que o professor deve apropriar-se de diversos conhecimentos para que a física seja ensinada como uma construyo humana inacabada, provisória e integrante da sociedade.

Dentre esses conhecimentos relevantes a formado docente, podem ser citados os recursos tecnológicos como ferramentas capazes de promover uma aprendizagem dinámica ao construir conceitos de forma contextualizada. Após examinar as habilidades de pensamento crítico de professores de física em formado em determinado conteúdo, Har- tini et al. (2021) verificam que tais habilidades foram categorizadas como baixas, sugerindo aprimoramento através de experiencias em ambiente digital.

Após estudar os efeitos do uso de simulares no ensino de física, Ouahi et al. (2021) recomendam a utilizadlo e a prática de softwares de simuladlo para melhorar e desenvolver o desempenho dos alunos, destacando que os simu ladores sao considerados um dos melhores e mais poderosos recursos computacionais para fins educacionais, desde que devidamente programados.

Para que os recursos sejam bem planejados e utilizados, o caminho para o éxito passa pela formadlo docente, uma vez que esse professor terá a oportunidade de reproduzir práticas em sala de aula. Diante do exposto, prople-se uma intervendao com discentes integrantes do Programa Institucional de Bolsa de Iniciadlo a Docéncia (PIBID), em que sao discutidos os conceitos de eletrostática com simuladles da plataforma PhET através de uma Sequéncia de Ensino In vestigativa (SEI).

SEQUENCIA DE ENSINO INVESTIGATIVA

As SEI foram propostas por ^{Carvalho (2013}) ao afirmar que esse método se trata de um ordenamento lógico de atividades que cobre um conteúdo específico com a fundlo de ligar os conhecimentos anteriores aos novos, passando do saber original ao científico. A autora aponta que, diante de uma aplicadlo, pode ocorrer a contextualizadlo do conhecimento no cotidiano discente, visto que se pode experimentar a relevancia do conteúdo.

Segundo ^{Azevedo e Fireman (2017}), a atividade investigativa requer um melhor direcionamento do tema, sendo necessàrio que o professor também se aproprie das estratégias. Os autores acrescentam que essas atividades podem acontecer de diversas formas e com o uso de vários recursos, nlo contemplando necessariamente um experimento, já que o importante é impulsionar os discentes a resolver um problema proposto.

Nesse sentido, ^{Bellucco e Carvalho (2014}) destacam que os problemas nas SEI devem estar inseridos na cultura dos alunos, podendo ser experimentais ou nlo experimentais. Além disso, devem proporcionar a passagem da manipula dlo para a adlo intelectual, permitir a estruturadlo do pensamento e a apresentadlo das argumentadles socialmente.

Para ^{Moura e Silva (2019}), as propostas de ensino por investigadlo vlo ao encontro com os Parámetros Curriculares Nacionais (PCN) e permitem ao aluno a compreenslo de grandezas, conceitos, leis e principios. Além disso, pontuam que essas atividades necessitam estar centradas em problemas sobre fenómenos físicos para que haja argumentadlo discente.

Como exemplo de utilizadlo dessa metodologia, pode-se citar a pesquisa de ^{Feitosa e Lavor (2020}), que trabalha- ram no ensino de circuitos elétricos. Nessa perspectiva, foi percebida a motivadlo dos estudantes durante as fases da aplicadlo, bem como as notas satisfatórias na avaliadlo de aprendizagem. ^{Aquino, Feitosa e Lavor (2020}) também utilizaram esse método no ensino de corrente alternada em que os discentes foram estimulados, a partir de simuladles, a criar um produto, que se tratou de uma lámpada de emergencia.

^{Moraes e Carvalho (2018}) proplem uma SEI de forma a possibilitar o desenvolvimento de alfabetizadlo científica e verificam que os alunos vivenciaram oportunidades para adquirir habilidades inerentes à proposta com uma impli cadlo direta para o ensino de ciencias. ^{Moura, Ramos e Lavor (2020}) usaram a SEI para investigar o ensino de trigono metria interdisciplinar, em que as fases contemplaram as aplicadles em landamento de projéteis e a utilizadlo de simuladles da plataforma PhET.

Para ^{Santos et al. (2019}), o professor pode fundamentar o uso de recursos tecnológicos por meio da SEI, e, nesse tipo de sequencia, o discente passa a ser ativo de sua aprendizagem, construindo as hipóteses para chegar aos con ceitos e aos argumentos físicos, através das observadles.

^{Tadiello e Robaina (2020}) analisam os conhecimentos de docentes e discentes sobre a SEI e identificam que 50 % do público-alvo de suas pesquisas conhece a referida metodologia. Os autores julgam imprescindível que os professo res em formadlo busquem novas estratégias visando ao auxílio à potencializadlo da argumentadlo e do desenvolvi- mento de habilidades e competencias.

Entlo, propor atividades disponibilizadas em SEI parece um caminho a ser seguido na formadlo inicial de docentes, visto que estes terlo a possibilidade de multiplicar as experiencias, contribuindo com o aprimoramento dos processos de ensino e aprendizagem.

METODOLOGIA

A intervençao foi realizada no mês de novembro de 2021 em très encontros de duas horas, com dezessete estudantes integrantes do PIBID de uma universidade brasileira localizada no estado do Amazonas, em que foram discutidos con- ceitos de eletrostática dentro das fases de uma SEI. As fases utilizadas sao: discussao de conteúdo e apresentaçao de simulador realizadas no primeiro encontro, aplicaçao de conceitos no simulador realizada no segundo encontro e produçao final acompanhada de discussao realizada no terceiro encontro.

Seguindo as etapas de uma SEI, na primeira fase, ocorreu a apresentaçao do conteúdo de carga e de campo elé- trico, trazendo os fatos cotidianos como motivaçao para a aprendizagem, as aplicaçoes e a conexao com os temas de eletricidade. Por conseguinte, na segunda fase, foi apresentado o simulador Cargas e Campos da plataforma PhET, em que a tela inicial pode ser vista na Figura 1.

FIGURA 1: Interface do simulador Cargas e Campos da plataforma PhET. 

FIGURA 2: Exemplo de utilização do simulador Cargas e Campos.  

Na interface, pode ser vista uma tela com espado para ser inseridas as cargas que estao disponíveis na parte inferior, de forma que é possível inserir cargas positivas ou negativas em múltiplos de 1 nC (nanocoulomb). Á direita, há a opgao de visualizar o campo e a tensao por meio de linhas e valores, em que o potencial é verificado pelo voltímetro; e o campo, pelo item sensores.

Na sequencia, na terceira fase, foram utilizados exemplos no simulador, objetivando levar o futuro docente a com- preender e a refletir sobre as possibilidades do ensino mediado por simulares, aproximando teoria e prática. Dessa forma, na demonstradlo, foram explicadas as relagoes entre as equagoes, em que foi possível observar as linhas e as diregoes de campo.

Para verificar o alcance de objetivos, a avaliagao da aprendizagem consistiu na verificagao de participagao, moti- vagao e interagao durante todas as fases da SEI, bem como na produgao final (quarta fase) de mapa mental sobre o assunto estudado. Para essa atividade final, os integrantes foram divididos em quatro grupos, que enviaram a produgao e um relato das experiencias vivenciadas na intervengao com vistas a futura regencia na escola básica.

RESULTADOS

Na primeira etapa da SEI, foram apresentados os conteúdos de carga e campo elétrico, em que foram discutidos os conceitos iniciais relacionados a eletrostática, de forma que os novos conhecimentos científicos foram incorporados aos saberes espontáneos trazidos pelos sujeitos de suas vivencias cotidianas.

Foram apresentados a eletrizagao por atrito, os conceitos de carga e sua quantizagao, o condutor e o isolante, o campo e o potencial elétrico e seus efeitos, sobre quais houve diálogo e participagao dos envolvidos havendo entrela- gamento entre as definigoes e as experiencias diárias, com vistas a facilitar a compreensao das fungoes que definem cada grandeza.

Na fase seguinte, foi apresentado o simulador Cargas e Campos, recurso que teve o papel de ferramenta auxiliar na aproximagao de teoria e prática, possibilitando a apropriagao adequada de conceitos, com o propósito de multiplicar aprendizagens em futuras regencias pelos discentes do PIBID quando estiverem atuando na educagao básica. A Figura 2 mostra um dos momentos vivenciados durante a intervengao.

Nesse exemplo exposto anteriormente, existem duas cargas, de 1 nC e de -1 nC, e pode ser visto que as linhas saem da carga positiva e chegam a carga negativa, bem como o fato de as linhas serem radiais a partir de cada carga. Nesse momento de ilustradlo, foram mostrados o campo e o potencial elétrico em duas posigoes, em que podem ser com- preendidos o potencial como grandeza escalar e o campo como grandeza vetorial, visto que, além da intensidade, há diregao e sentido.

Ainda nesse exemplo, houve a discussao sobre as equipotenciais e o fato de o campo e o potencial terem intensi dades diretamente proporcionais as cargas, enquanto sao inversamente proporcionais a distancia. Ao mover o sensor ou voltímetro, pode ser observado que os valores aumentam a medida que se aproximam da carga; além disso, a ilustragao mostra maior intensidade de tensao nas proximidades das cargas.

Outros exemplos discutidos incluem a variagao de cargas, as posigoes e as distancias, bem como os efeitos das modificagoes quanto as grandezas potencial e campo elétrico, de forma que foi possível verificar a interagao dos participantes no manuseio do simulador e no diálogo com o docente. Essa interagao, de forma motivadora, corrobora os estudos de ^{Feitosa e Lavor (2020}), que concluíram que as simulagoes sao estimuladoras de motivagao no processo de construgao dos conhecimentos.

Ainda na SEI, foi solicitado aos participantes um mapa mental descrevendo os conhecimentos adquiridos e enrique cidos com a intervengao que proporcionou atividades sequenciadas de eletrostática. Esse tipo de avaliagao ratifica ^{Moura e Silva (2019}) ao pontuar que o docente precisa mudar e refletir sobre sua prática, justificando que, ao modificar o método, deve-se rever o formato da avaliagao. As produgoes dos Grupos 1 a 4 estao apresentadas nas Figuras 3 a 6.

FIGURA 3: Mapa mental do Grupo 1 

Na Figura 3, o Grupo 1 definiu carga elétrica como propriedade das partículas que compoem o átomo e associou o sinal à quantidade de prótons e elétrons, trazendo um caráter atómico. Na Figura 4, o Grupo 2 construiu o mapa com informaçoes a partir do campo elétrico, de forma que apresentou as linhas de campo radiais com sentido a depender do sinal da carga, além de trazer as equaçoes e os conceitos. Neste mapa mental, deve-se considerar que ainda persiste um equívoco ao apresentar m.q=E.Q e q=Eq/m, fatos que sao revistos na discussao da avaliaçao.

Na Figura 5, a partir da carga elétrica, o Grupo 3 apresentou a estrutura do átomo, as linhas de força com depen- dência do sinal da carga, a quantizaçao desta e a lei de Coulomb. Na Figura 6, o Grupo 4 construiu o mapa mental a partir da eletricidade, dividindo-a em eletrostática, eletrodinâmica e eletromagnetismo, em que estes sao subdivididos dentro do mapa.

Ainda sobre a produçao desse grupo, em eletrostática, que é objeto deste estudo, foram apresentados os tipos de eletrizaçao, a quantizaçao e o sinal da carga, bem como as equaçoes para campo e potencial elétrico. No mapa mental, ainda podem ser vistas outras informaçoes, como corrente e circuitos elétricos, além de induçao, força e campo mag nético, sendo conteúdos a serem abordados em novas intervençoes.

Os conteúdos de eletrostática discutidos na aula encontram-se dispostos nas produçoes dos discentes, de forma que um grupo apresentou menos informaçoes que aquelas disponibilizadas, enquanto outro mostrou vários conheci- mentos além da eletrostática. A discussao por meio de simulaçoes proporcionou a aquisiçao de novos saberes e expe- riências a serem aplicadas na escola básica, de modo que atende o recomendado por ^{Hartini et al. (2021}).

Após o recebimento dos mapas mentais confeccionados pelos discentes, os conhecimentos apresentados foram socializados na turma, de forma que os saberes construidos ficaram compartilhados e rediscutidos os conceitos a partir dos equívocos encontrados na produçao.

Além dos mapas mentais, très dos quatro grupos enviaram relatos sobre as experiências vivenciadas durante a realizaçao das atividades investigativas, bem como suas expectativas para aplicaçao no ensino básico.

Grupo 1: Com a utilizaçao de software como PhET em sala de aula, torna-se mais fácil a compreensao dos estudan- tes, pois facilita outra visao do conteúdo, nao ficando somente na teoria. No ambiente escolar, o estudo relacionado a eletromagnetismo fez-se eficiente para nos proporcionar uma ampla visao sobre cargas elétricas; com isso, foi mos trada uma forma como o professor pode utilizar softwares, tornando a aula mais dinámica e compreensível, visto que meios como o PhET trazem melhor observaçao na prática e facilitam o entendimento.

Grupo 2: Com base no uso do simulador durante algumas atividades, percebemos a importância de tal ferramenta, pois notamos que a plataforma facilita o aprendizado e, consequentemente, desperta o interesse no aluno, seja no ensino superior, seja no ensino básico. Tratando-se do ensino básico, é possível ver que conseguiremos adquirir uma participaçao mais efetiva e ativa dos alunos, uma vez que aborda os conteúdos de forma mais interativa e dinámica.

Grupo 3: A intervençao foi desenvolvida com a finalidade de incentivar futuros professores a usar o simulador PhET junto aos seus estudantes, como meio para potencializar a aprendizagem. Essa experiência ajudou a compreender a necessidade de se transformar a educaçao e incorporar a tecnologia no ensino para motivar e facilitar a aprendizagem. Diante disso, a utilizaçao desses recursos no cotidiano escolar nos proporciona uma possibilidade de aulas mais diná micas e quebra a hegemonia do professor e da lousa. Portanto, é possível, mediante as tecnologias, pensar em um ensino de ciências divertido, dinámico, recheado de aspectos do dia a dia e que questiona, de forma consistente, a realidade e os modelos da física.

Os relatos apresentados salientam que os integrantes do PIBID se mostram satisfeitos com a utilizaçao de simulaçoes da plataforma PhET e a sequência de atividades, bem como compreendem o poder de potencializaçao da simulaçao, fazendo aproximar teoria e prática de forma participativa e motivadora. Esses fatos vêm contribuir com ^{Moura, Ramos e Lavor (2020}) ao concluir que o simulador proporcionou a visualizaçao do conteúdo, além de afirmar que as tecnologias favorecem o ensino e a aprendizagem quando estao aliadas a um planejamento estruturado e seguido de uma sequência de ensino.

FIGURA 4: Mapa mental do Grupo 2.  

FIGURA 5: Mapa mental do Grupo 3.  

FIGURA 6: Mapa mental do Grupo 4. 

CONCLUSÔES

Essa intervençao propos o ensino de eletrostática com o objetivo de aprimorar conhecimentos de discentes do PIBID para que estes tenham melhores oportunidades de multiplicar experiências na educaçao básica. Entao, foi utilizado o simulador Cargas e Campos dentro de uma SEI, que também contou com discussao de conteúdo, com aplicaçoes e com construçao de um mapa mental pelos futuros docentes.

Durante a execuçao das fases da sequência proposta, houve a participaçao discente com diálogo sobre os concei tos, as propriedades e as equaçoes que regem os fenómenos eletrostáticos. Nas simulaçoes, os participantes puderam interagir com o ambiente virtual, verificando as açoes de campo e força a partir de cargas elétricas, criando a aproxi- maçao entre teoria e prática.

Os resultados das produgoes dos discentes mostram mapas mentáis construidos com informagoes que evidenciam o conhecimento adquirido. Com isso, foi possivel visualizar a apropriagao de mecanismos para posteriores práticas de ensino de eletricidade no nivel básico. Os comentários destacam o poder de potencializagao das simulagoes que tiveram papel fundamental para construir agoes motivadoras no processo de ensino e aprendizagem.

Diante da experiencia vivenciada e dos comentários discentes, pode-se concluir que a SEI conduzida por recursos de simulagao é uma estratégia que oportuniza vivencias interativas e motivadoras. As simulagoes se mostraram po- tencializadoras da aprendizagem de eletrostática, visto que conceitos que pareciam abstratos e difícil visualizagao passaram a ter significado a partir de situagoes experimentadas no simulador. Assim, futuros docentes podem refletir sobre a didática e proporcionar aos discentes um processo educacional que considere, em seu planejamento, a motivagao para ensinar e aprender.