Sequências didáticas para o ensino das leis de Kepler - Silva, Victor Rocha Rodrigues da (2017)
A presente dissertação, intitulada Sequências didáticas para o ensino das leis de Kepler, é uma proposta baseada em elementos da teoria da aprendizagem significativa, de David Paul Ausubel. Inclui relatos e análises da aplicação de dois produtos educacionais (as leis de Kepler por meio de simulações computacionais e as leis de Kepler por meio de sequências de atividades) desenvolvidos com a finalidade de serem potencialmente significativos para o ensino dessas leis. A metodologia empregada, utilizando uma sequência didática por produto, foi a de fragmentar o conteúdo em pequenos blocos temáticos, de tal forma que cada um deles, após a mediação do professor e a discussão com e entre os alunos, fornecesse as condições necessárias para que pudessem ocorrer mudanças na estrutura cognitiva dos alunos, a partir da ancoragem de seus conhecimentos prévios (subsunçores) com novas ideias, e que, ao final, os blocos servissem de organizadores prévios para o bloco seguinte. O primeiro produto destina-se ao ensino médio regular e tem por objetivo discutir as três leis de Kepler em uma abordagem introdutória, mais conceitual do que matematizada, fazendo uso de tecnologias digitais de informação e comunicação (TDIC), por meio do simulador Planetary orbit simulator da Universidade de Nebraska-Lincoln. O referido produto é constituído de quatro partes que abordam o movimento de planetas em órbitas keplerianas (não perturbadas) em torno do Sol. O segundo destina-se a fornecer a alunos de alto rendimento em atividades extraclasse (grêmios de Física ou Astronomia) aprofundamento em mecânica clássica, incluindo ferramentas matemáticas (produto vetorial e noções de cálculo diferencial), conceitos físicos (torque, momento angular, momento de inércia e velocidade angular) e relações entre eles, o que permite demonstrar o princípio de conservação do momento angular, a partir da 2ª lei de Newton e daí, em seguida, a 2ª lei de Kepler (lei das áreas). Esse segundo produto é constituído de duas partes que abordam as mesmas leis. Acredita-se que a aplicação das propostas permita aos alunos a aquisição de: i) uma visão mais ampla da astronomia, compreendendo os principais aspectos qualitativos e quantitativos das leis que regem o movimento dos corpos celestes; ii) um olhar mais crítico ao analisarem informações, muitas vezes de livros ou sites ditos confiáveis; iii) capacidade de aplicar o princípio da conservação do momento angular em outros contextos e iv) compreensão para aplicar a 3ª lei de Kepler (lei dos períodos) ao cálculo da massa de corpos celestes, como a do Sol. Além disso, mediante a comparação entre o valor encontrado para a massa do Sol e o valor de referência para ela, for- necido pelo The Astronomical Almanac Online! do United States Naval Observatory (USNO), espera-se que os alunos sejam capazes de avaliar a possível compatibilidade da 3a lei de Kepler com órbitas elípticas dentro de uma precisão pré-estabelecida, embora tal lei seja demonstrada no ensino médio apenas para órbitas circulares. A estratégia didática utilizada foi a aula expositiva-dialogada. A metodologia empregada na análise dos dados obtidos, a partir dos cadernos de respostas e dos questionários de avaliação das propostas respondidos pelos alunos, foi essencialmente qualitativa cujos resultados corroboram com a existência de indícios de aprendizagem significativa e de que os demais objetivos tenham sido alcançados em diferentes graus