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OLIVEIRA, Victor Hugo Rangel de
Alguns aspectos da Física de buracos negros através da modelagem Matemática: uma intervenção didática para o Ensino Médio.
Campos dos Goytacazes/RJ, Instituto Federal Fluminense, IFF, 2017. 158p. Dissertação de Mestrado. (Orientador: Cristine Nunes Ferreira).
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| Resumo |
O objetivo deste trabalho foi construir um material composto de atividades interativas
em ambientes virtuais de aprendizagem, para a adequação de alguns aspectos básicos da
Física de Buracos Negros a estudantes do Ensino Médio. A ideia foi promover uma
aprendizagem potencialmente significativa, sobre o tema Física de Buracos Negros. A
metodologia empregada foi fundamentada na Teoria da Aprendizagem Significativa de David
Ausubel e a Teoria de Aprendizagem Significativa Crítica de Marco Antônio Moreira. Com a
ajuda destas bases teóricas, foram utilizados mecanismos para detectar os conhecimentos
prévios dos alunos, confrontando-os com o senso comum. Esse procedimento foi importante
para a criação de âncoras que pudessem promover a conexão entre os novos conhecimentos,
fundamentados nos resultados da pesquisa sobre os Buracos Negros, e os já presentes na
estrutura cognitiva do estudante. Por este motivo, foi importante trabalhar os conceitos
fundamentais que eles trazem do senso comum, com o intuito de criar uma base sólida, na
qual fosse possível construir conceitos mais elaborados. Nas modelagens matemáticas, criadas
neste material, foram analisados cenários que pudessem representar os elementos básicos da
Física de Buracos Negros como: formação, evolução, detecção e órbitas dos objetos ao redor
de um buraco negro. Além dos pré-requisitos para o entendimento desses conceitos, foram
feitas também atividades que permitiram aos alunos interagir com as modelagens. O
modelador apresenta telas de animação matemática e gráfica nas quais se podem analisar tais
elementos. Desta forma, os estudantes puderam interagir com a janela de animação utilizando
as ferramentas do modelador, intervindo no modelo, na massa, na distância, entre outras
características. Outro recurso utilizado foi um simulador celeste que os ajudou na
demonstração da evolução diária das constelações, assim como na exibição os detalhes dos
corpos celestes constituintes, mostrando as gigantes vermelhas e as regiões contendo
candidatos a buracos negros. Com o presente material, constatou-se que, com um conteúdo
potencialmente significativo, é possível despertar no aluno o prazer pela ciência; a
apresentação dos conceitos da Física Newtoniana com a roupagem dessa proposta, tornou esse
conteúdo mais atrativo. Verificou-se também um maior empenho dos alunos ao buscar novas
fontes; e, no convívio com os alunos, percebeu-se um aumento significativo no desempenho
acadêmico.
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| Palavras-chave |
Ensino de Física, Física Moderna e Contemporânea, Modelagem Matemática, Buracos Negros, Aprendizagem Significativa.
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| Abstract |
The objective of this work was to construct a material composed of interactive activities in
virtual learning environments for the adaptation of some basic aspects of Black Hole Physics
to high school students. The idea was to promote a potentially meaningful learning, on the
physical theme of black holes. The methodology employed was based on David Ausubel's
theory of meaningful learning and the critical learning theory of Marco Antônio Moreira.
With the help of these theories, mechanisms were used to detect students' prior knowledge by
confronting them with common sense. This procedure was important for the creation of
anchors that could promote the connection of the new knowledge, based on the results of the
research on the Black Hole, with those already present in the student's cognitive structure. For
this reason, it was important to work on the fundamental concepts that they bring from
common sense, in order to lay a solid foundation, on which to build more elaborate concepts.
In the mathematical modeling, created in this material, was analyzed scenarios that could
represent the basic elements of the black hole physics as: formation, evolution, detection and
orbits of the objects around a black hole. In addition to the prerequisites, for the understanding
of these concepts, there were also activities that allow students to interact with the modeling.
The modeler presents animation, mathematical and graphic screens where we can analyze
such elements. In this way, the students could interact with the animation window using the
modeler's tools, intervening in the model, mass, distance, among other characteristics.
Another resource used was a celestial simulator that helped us in demonstrating the daily
evolution of the constellations as well as the details of the constituent celestial bodies,
showing the red giants and the regions containing candidates for black holes. With the present
material, it was verified that with a potentially significant content, we can awaken in the
student the pleasure for science, the presentation of the concepts of Newtonian Physics with
the dress of this proposal, made this content more attractive. There was also a greater
commitment of the students in the search for new sources, in the conviviality with the
students, a significant increase in academic performance was noticed.
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| Keywords |
Physics Teaching, Modern and Contemporary Physics, Mathematical Modeling, Black Holes, Significant Learning.
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| Nível |
Mestrado
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