OLIMPÍADA BRASILEIRA DE FÍSICA DAS ESCOLAS PÚBLICAS - ppt carregar
PublicouIasmin Villarroel Alterado mais de 4 anos atrás
Apresentação em tema: "OLIMPÍADA BRASILEIRA DE FÍSICA DAS ESCOLAS PÚBLICAS"— Transcrição da apresentação:
1 OLIMPÍADA BRASILEIRA DE FÍSICA DAS ESCOLAS PÚBLICAS
Coordenação Estadual da OBFEP UERJ/IF
2 Apresentação ●A OBFEP ●Objetivos ●Credenciamento de Escolas ●Realização da Olimpíada ●A Ciência Física ●Crenças Educacionais ●Pensamento Pedagógico Tradicional ●Pensamento Pedagógico Contemporâneo ●Organização do Ensino Contemporâneo ●Considerações Finais
3 •A OBFEP é um indutor de mudança do ensino de Física no Brasil.
●A Olimpíada Brasileira de Física das Escolas Públicas (OBFEP) é uma promoção do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) através do CNPq, do Ministério da Educação (MEC) e constitui um programa permanente da Sociedade Brasileira de Física (SBF), responsável por sua execução. •A OBFEP é um indutor de mudança do ensino de Física no Brasil.
4 Objetivos a)Despertar e estimular o interesse pela Física e pelas ciências; b)Aproximar as universidades, institutos de pesquisa e sociedades científicas das escolas públicas; c)Identificar estudantes talentosos e incentivar seu ingresso nas áreas científicas e tecnológicas;
5 Objetivos d) Promover a inclusão social por meio da difusão do conhecimento; e) Contribuir para a melhoria da qualidade da Educação Básica; f) Proporcionar desafios aos estudantes.
6 Credenciamento de Escolas ●Poderão participar da Olimpíada Brasileira de Física das Escolas Públicas (OBFEP) estudantes de escolas públicas municipais, estaduais e federais em que houver pelo menos um professor responsável; ●Para indicação do(s) professor(es) responsável(is), cada escola deverá preencher o cadastro de credenciamento on-line seguindo o calendário da OBFEP no endereço:
7 Realização da Olimpíada
A OBFEP ocorrerá em duas fases: ●A primeira que acontecerá nas escolas, constará de prova teórica e objetiva; ●A segunda fase, constará de prova discursiva, terá uma parte teórica e uma parte prática e será aplicada nos Centros de Aplicação.
8 Aplicação das Provas Nível A: para estudantes que estiverem cursando o 9º ano do Ensino Fundamental; Nível B: para estudantes que estiverem cursando as 1ª e 2ª séries do Ensino Médio; Nível C: para estudantes que estiverem cursando a 3ª série do Ensino Médio.
9 Programação ●Período de Credenciamento de Escolas;
●Data máxima para que os professores cadastrem na área a eles restrita os alunos classificados para a 2ª Fase (5% do número de alunos informados no credenciamento da escola) e indiquem o nome dos professores dos alunos classificados ; ●Data máxima para divulgação dos classificados para a 2ª Fase e do local de realização das provas (nos Centros de Aplicação).
10 Resultados ●Data máxima para divulgação dos classificados para a 2ª Fase e do local de realização das provas (nos Centros de Aplicação); ●Divulgação dos resultados finais da OBFEP .
11 Premiação ●A OBFEP premiará alunos, professores, escolas e secretarias de educação. Essa premiação baseia-se exclusivamente no resultado das provas da 2ª Fase. ●A premiação dos alunos compreenderá dois níveis: nacional e estadual.
12 Premiação Nacional ●Serão concedidas 240(duzentas e quarenta) medalhas de ouro aos alunos das escolas municipais, estaduais e federais que obtiverem, considerando a modalidade de escola, as 20(vinte) primeiras colocações na classificação nacional, em cada uma das séries/anos.
13 Premiação Nacional ●Serão concedidas 240(duzentas e quarenta) medalhas de prata aos alunos das escolas municipais, estaduais e federais que obtiverem, considerando a modalidade de escola, as 20(vinte) colocações seguintes às primeiras na classificação nacional, em cada uma das séries/anos.
14 Premiação Nacional ●Serão concedidas 240(duzentas e quarenta) medalhas de bronze aos alunos das escolas municipais, estaduais e federais que obtiverem, considerando a modalidade de escola, as 20(vinte) colocações seguintes às segundas na classificação nacional, em cada uma das séries/anos.
15 Premiação Estadual ●Serão concedidas até 972(novecentas e setenta e duas) medalhas de ouro aos 36(trinta e dois) alunos – 9(nove) de cada série/ano, três em cada modalidade de escola – que obtiverem maior pontuação nas escolas municipais, estaduais e federais em cada Unidade Federativa(UF).
16 Premiação Estadual ●Serão concedidas até 972(novecentas e setenta e duas) medalhas de prata aos 36(trinta e dois) alunos - 9(nove) de cada série/ano, três em cada modalidade de escola – que obtiverem maior pontuação nas escolas municipais, estaduais e federais em cada Unidade Federativa(UF), excluindo-se os premiados anteriormente.
17 Premiação Estadual ●Serão concedidas até 972(novecentas e setenta e duas) medalhas de bronze aos 36(trinta e dois) alunos – 9(nove) de cada série/ano, três em cada modalidade de escola – que obtiverem maior pontuação nas escolas municipais, estaduais e federais em cada Unidade Federativa(UF), excluindo-se os dois premiados anteriormente.
18 Critério para Premiação com Medalhas e Certificados para professores.
Total de 131 medalhas 4 pontos para cada aluno premiado com medalha de ouro; 3 pontos para cada aluno premiado com medalha de prata; 2 pontos para cada aluno premiado com medalha de bronze; 1 ponto para cada aluno premiado com menção honrosa.
19 Programa Oficial – OBFEP
●Os estudantes deverão conhecer e utilizar, preferencialmente, as unidades do Sistema Internacional de Unidades(SI) com seus múltiplos e submúltiplos. ●Poderão ser incluídas questões sobre assuntos que não constam do programa básico mas, quando o forem, conterão informações suficientes para sua resolução.
20 Programa Oficial – OBFEP
Nível A: Estudantes do 9°ano do Ensino Fundamental. ●Fundamentos matemáticos necessários: –Álgebra fundamental (incluindo resolução de equações do 1° e 2° graus; –Geometria plana (cálculo de áreas); –Noções de geometria espacial (cálculo de volume).
21 Programa Oficial – OBFEP
Nível A: Estudantes do 9°ano do Ensino Fundamental. ●Noções básicas de Gravitação: –Movimento de rotação e translação; –Estações do ano; –Fases da Lua; –Eclipses.
22 Programa Oficial – OBFEP
Nível A: Estudantes do 9°ano do Ensino Fundamental. ●Conceitos básicas de Cinemática: –Movimento uniforme (equação horária); –Movimento uniformemente variado (equação horária).
23 Programa Oficial – OBFEP
Nível A: Estudantes do 9°ano do Ensino Fundamental. ●Leis de Newton: –Conceito de massa; –1ª, 2ª e 3ª leis.
24 Programa Oficial – OBFEP
Nível A: Estudantes do 9°ano do Ensino Fundamental. ●Conceito de energia: –Formas de energia; –Conservação da energia; –Calor e Temperatura; –Escalas termométricas.
25 Programa Oficial – OBFEP
Nível A: Estudantes do 9°ano do Ensino Fundamental. ●Medidas de Tempo, Espaço e Temperatura.
26 Programa Oficial – OBFEP
Nível B: Estudantes das 1ª e 2ª séries do Ensino Médio. ●Mecânica Clássica: –Fundamentos da cinemática do ponto material(tratamento escalar e vetorial); –Leis de Newton e suas aplicações; –Trabalho e energia: sistemas conservativos e não-conservativos. Potência e rendimento; –Teorema do Impulso, quantidade de movimento e sua conservação; Gravitação Universal; –Estática de corpos extensos e Hidrostática.
27 Programa Oficial – OBFEP
Nível B: Estudantes das 1ª e 2ª séries do Ensino Médio. ●Termofísica: –Temperatura –Calorimetria e mudança de fase; –Dilatação de sólidos e líquidos; –Propagação do calor; –Comportamento térmico dos gases. Teoria cinética; –1ª e 2ª leis da Termodinâmica.
28 Programa Oficial – OBFEP
Nível B: Estudantes das 1ª e 2ª séries do Ensino Médio. ●Óptica Geométrica: –Princípios básicos; –Leis de reflexão e aplicação (espelhos planos e esféricos); –Leis da refração e aplicação (dioptros, lentes e instrumentos).
29 Programa Oficial – OBFEP
Nível C: Estudantes da 3ª série do Ensino Médio. Para os estudantes da 3ª série o programa incluirá os tópicos do Nível B e também: ●Oscilações e Ondas: –Oscilador Harmônico Simples; –Ondas periódicas: transversais e longitudinais; –Propagação, reflexão e refração; –Difração, interferência e polarização.
30 Programa Oficial – OBFEP
Nível C: Estudantes da 3ª série do Ensino Médio. Para os estudantes da 3ª série o programa incluirá os tópicos do Nível B e também: ●Eletricidade: –Carga elétrica e lei de Coulomb; –Campo e potência elétrico; –Corrente e resistência elétrica, lei de Ohm; –Trabalho e potência em corrente contínua; –Geradores e receptores.
31 Programa Oficial – OBFEP
Nível C: Estudantes da 3ª série do Ensino Médio. Para os estudantes da 3ª série o programa incluirá os tópicos do Nível B e também: ●Magnetismo: –Fenômenos magnéticos; –Lei de Ampère; –Indução Eletromagnética.
32 Programa Oficial – OBFEP
Nível C: Estudantes da 3ª série do Ensino Médio. Para os estudantes da 3ª série o programa incluirá os tópicos do Nível B e também: ●Noções Básicas de Física Moderna e Contemporânea: –Relatividade Restrita; –Modelo de Bohr; –Dualidade onda partícula; –Física Nuclear-radiatividade; –Fusão nuclear, Fissão nuclear.
33 A Ciência Física ●Estuda os componentes da matéria e suas respectivas interações; ●Ciência que estuda a natureza – é uma ciência experimental que envolve atividades de observação, experimentação, coleta de dados, estabelecimento de leis e criação de teorias.
34 Atividades da Ciência Física
●A Atividade Prática-Experimental ocorre nos laboratórios de ensino e de pesquisa e nas industrias; ●A Atividade Teórica ocorre quando se procura explicar a matéria, o seu comportamento e as suas interações; ●A Física envolve aspectos: ambientais, econômicos, tecnologicos, experimentais, históricos e sociais.
35 Evolução da Ciência Física
●A Física evolui através da atividade científica; ●A atividade científica investigadora é hoje uma fonte imprescindível de bem-estar para as pessoas; por isso, seus resultados são introduzidos rapidamente na vida prática e amplamente difundidos pelos meios de comunicação – em suma, toda a cultura é poderosamente influenciada pela ciência.
36 Ciência & Tecnologia ●Ciência é o conjunto de atividades que visam observar, experimentar, explicar e relacionar os fenômenos da natureza, criando leis, teorias e modelos, que nos permitam prever novos resultados científicos. ●Tecnologia – transforma ou industrializa as descobertas da ciências de modo a fabricar bens acessíveis à sociedade.
37 Ciência, Tecnologia & Sociedade
●A sociedade contemporânea torna-se, cada vez mais, dependente dos produtos científico-tecnológicos. Isto impõe a necessidade de entender e poder manejar com habilidade estes produtos gerados pelo conhecimento da ciência e da tecnologia; ●É de responsabilidade das instituições de ensino, pesquisa e tecnologia desenvolver e divulgar o conhecimento científico-tecnológico, de forma a contribuir para o progresso socioeconômico e cultural.
38 Sistema de Conhecimentos da Física Níveis de Sistematicidade
Invariantes; Conceito; Lei; Teoria; Quadro.
39 Invariante É o primeiro nível de sistematicidade do conhecimento científico; Invariante é a unidade essencial do conhecimento, da qual derivam as demais; não é derivável de outro.
40 Conceito Conceito é uma das formas de refletir o mundo na consciência;
Qualquer conceito expressa sempre um conteúdo social; é o resultado de todo o conhecimento anterior da sociedade.
41 Lei O terceiro nível de sistematicidade é a lei; que, em sua forma mais geral, é uma determinada relação necessária entre componentes do objeto, ou entre fenômenos ou processos.
42 Teoria O quarto nível de sistematicidade é a teoria, onde se sistematizam os conhecimentos, na medida em que se integram e recriam em um conjunto mínimo, harmonioso e abrangente, de grandeza, conceitos e leis, as propriedades essenciais do objeto.
43 Quadro O quinto e último nível de sistematicidade dos conhecimentos denomina-se quadro, que é uma generalização ao nível de sistema conceitual dos elementos fundamentais das diferentes teorias e que se sustentam em um modelo determinado da matéria e movimento.
45 Princípio da Sistematicidade
●A elaboração de esquemas lógicos estrutural- funcionais (princípio da sistematicidade) pode ser utilizada para estabelecer e comprovar os nexos lógicos de continuidade e de relacionamento entre os elementos de uma construção teórica de um conteúdo de Física; ●A elaboração do esquema lógico estrutural-funcional, do núcleo de uma teoria física fundamental, pode ser desenvolvida a partir dos invariantes de um determinado sistema físico.
52 ABIÓTICOS: Ar, água, solo e luz
ÁTOMOS - MOLÉCULAS GENOMA DNA-RNA: NUCLEOTÍDEO CROMOSSOMO CÉLULA TECIDO ÓRGÃO SISTEMA ORGANISMO POPULAÇÃO COMUNIDADE ECOSSISTEMA BIOSFERA BIÓTICOS: Seres Vivos ABIÓTICOS: Ar, água, solo e luz
53 Crenças Educacionais ●São as convicções a respeito dos vários assuntos que dizem respeito à educação e se revelarão nas comunicações, ações e comportamentos do professor em sua prática pedagógica; ●As crenças docentes têm influências sobre as práticas de professores, no modo como eles preparam as aulas, na forma que irão ensinar e nas suas escolhas pedagógicas e, consequentemente, na sua prática diária.
54 Ensino Tradicional x Contemporâneo
●O ensino tradicional, que se fundamenta na memorização (percepção, representação e conceituação) e que vem sendo adotado na aprendizagem da Física, traz sérios problemas na formação instrutiva e educativa dos estudantes, seja no ensino médio ou no superior. ●A experimentação, por sua vez, propicia o desenvolvimento do pensamento teórico-científico. Este pensamento representa o ensino contemporâneo, o qual considera que a ação de assimilação e de transformação do objeto mental constitui o ato de sua compreensão e explicação, ou seja, o descobrimento de sua essência.
55 Pensamento Pedagógico Tradicional
●O entendimento do processo de generalização na literatura psicológico–pedagógica tradicional, permite, de certo modo, esboçar a correlação existente entre a percepção, a representação e o conceito(percepção->representação->conceito); ●Como material de partida para todos os níveis de generalização servem os objetos e os fenômenos singulares, sensorialmente perceptíveis no mundo que nos rodeia; ●As crianças adquirem a faculdade de efetuar a descrição oral dos objetos sobre a base de impressões anteriores, apoiando-se nas representações visuais, auditivas e tátil-motoras.
56 Pensamento Pedagógico Tradicional
●O ensino tradicional tem como resultado o domínio de um saber desvinculado da realidade social; ●Os métodos de ensino são passivos, dirigidos à explicação verbal do conteúdo de ensino; estes métodos cultivam no indivíduo o pensamento reprodutivo; ●Assim, o estudante se acostuma a ser um executor de planos e vontades de outras pessoas e, ao exercer sua vida produtiva, não consegue desenvolver uma atividade de caráter criativo e independente.
57 Método de Ensino Tradicional
●No ensino tradicional, acredita-se que através da explicação verbal, o estudante adquire conhecimentos, habilidades e hábitos, porquanto exige-se a reprodução deste ensino; ●Este método de ensino não apresenta a importância educativa necessária para favorecer o desenvolvimento integral do estudante, ainda que se gastem recursos econômicos e meios materiais para organizá-lo.
58 Pensamento Pedagógico Contemporâneo
Pensamento Teórico ●O Pensamento Teórico na etapa atual é a forma específica de representação da realidade: reflete o objeto como sistema, seu invariante (estrutura), as possíveis variantes de sua existência, as leis (limites de validade), e a origem das propriedades essenciais do sistema com sua estrutura interna; ●O objetivo da aprendizagem é a aquisição por parte dos estudantes, tanto do conteúdo teórico e científico dos conceitos essenciais quanto da lógica de sua gênese.
59 Pensamento Pedagógico Contemporâneo
Pensamento Teórico O Pensamento Teórico se decompõe em diversos elementos, quais sejam: ●Reflexão: habilidade para passar do exame dos resultados de suas ações para o esclarecimento em si de suas realizações; ●Análise: habilidade para diferenciar em seus conhecimentos e ações o fundamental e o derivado, o que é principal e o que é secundário; ●Planejar Ações: habilidade para orientar-se corretamente em atividades conjuntas e próprias.
60 Pensamento Pedagógico Contemporâneo Função Educativa da Escola
● A escola existe segundo as leis da vida social, não tem fronteiras e é capaz de mudanças infinitas; ●A escola é uma instituição sociocultural de constituição do homem; de formação do homem em homem, capaz de criar novas formas de vida social, novas estruturas, tipos de atividades e valores sociais.
61 Pensamento Pedagógico Contemporâneo Função Instrutiva da Escola
● A tarefa primordial da escola é formar nos estudantes a capacidade de assimilar, de modo independente e criativo, novos conhecimentos científicos e tal capacidade supõe a existência de um pensamento científico altamente desenvolvido; ● Mas na prática, o desenvolvimento do material de estudo é orientado de modo a dar preferência à forma tradicional, somente aos princípios do pensamento discursivo-empírico, sem assegurar as devidas e circunstanciadas condições para formar nos escolares os componentes do pensar teórico.
62 Pensamento Pedagógico Contemporâneo
Desenvolvimento de Capacidades ●Desenvolver na criança e no jovem a criatividade social, a civilidade, a solidariedade e a consciência social e política da responsabilidade pelo destino do seu país; ●Criar no indivíduo a disposição para realizar o que é valioso socialmente, proporcionando oportunidades de análise e de soluções em contextos internos (locais) e externos (globais); ●Educar a criança e o jovem a conviver e participar solidariamente, em ambiente de socialização, para o desenvolvimento humano sustentável que resulte na equidade socioeconômica e de proteção da natureza.
63 Organização do Ensino Contemporâneo
● A organização do ensino deve levar em conta os aspectos: epistemológicos, lógicos, psicológicos e pedagógicos; ●A interconexão destes aspectos permite resolver, em consequência, e de forma eficaz, o problema de harmonizar o conteúdo do ensino, bem como os métodos de ensino, com o progresso técnico-científico contemporâneo, visando formar nos estudantes o pensamento teórico-científico.
64 Aspecto Epistemológico-Empírico
●A análise do aspecto epistemológico revela que a aprendizagem do estudante se produz em dois níveis diferentes, inter-relacionados entre si: o empírico e o teórico. •O conhecimento empírico é fundamentalmente sensorial – o racional se dá em relação estreita com o sensorial, significando relação e contato direto com o mundo objetivo. O conhecimento "ocorre" diretamente por intermédio das sensações na aparência externa dos objetos ou fenômenos: (Percepção→Representação→Conceito)
65 Aspecto Epistemológico-Teórico
●O conhecimento teórico é obtido por meio do pensamento:(Reflexão→Análise→Planejar Ações). •Estas habilidades do pensamento propiciam uma independência que permite ao estudante aprofundar a realidade a níveis essenciais, normalmente mascarados pela aparência dos objetos ou dos fenômenos estudados. O conhecimento produzido se incorpora à prática social. •A tarefa da escola deve ser ensinar conceitos científicos às crianças, de uma forma teórica, pela aplicação de um procedimento epistemológico teórico. Os conceitos cotidianos são, desse modo, ampliados para incluir conceitos científicos teóricos.
66 Aspecto Lógico ●Permite a re-elaboração dos conhecimentos já existentes e sistematizados, de acordo com a estrutura do pensamento científico, seus métodos de investigação e expressão e os métodos para seu estudo. •No ensino, são reproduzidos os passos seguidos pela investigação, com a vantagem, entretanto, de que os caminhos da descoberta já estão consolidados; •A atividade de aprendizagem se torna mais eficaz quando se aprende fazendo, ou seja, refazendo o que outros fizeram antes ao investigar, de modo a entender e poder manejar com habilidade o objeto do conhecimento.
67 Aspecto Psicológico ●O conhecimento acumulado pela humanidade é o resultado de sua prática histórico-social e é transmitido ao estudante através de sua própria atividade, com aquelas coisas que são objetos de sua aprendizagem. •O processo de aprendizagem deve ser planejado e organizado para que o estudante possa executar as ações de estudo e alcançar seu desenvolvimento intelectual, avançando na zona de desenvolvimento proximal que, potencialmente, é aberta pela atividade de estudo.
68 Aspecto Pedagógico ●Aplicar métodos que possam pôr em correspondência o método científico de obter conhecimento e sua respectiva atividade de ensino. •Desta forma, utilizar o método estrutural –funcional e a atividade de estudo como metodologia fundamental de ensino, que integram estes aspectos, torna realidade a interpretação da própria natureza da assimilação da cultura social pelo homem individualizado.
69 ORGANIZAÇÃO DO ENSINO (ASPECTOS)
Epistemológicos ORGANIZAÇÃO DO ENSINO (ASPECTOS) Epistemológicos : Referem-se à natureza do processo de criação e de assimilação da cultura em suas manifestações históricas.
70 ORGANIZAÇÃO DO ENSINO (ASPECTOS)
Epistemológicos ORGANIZAÇÃO DO ENSINO (ASPECTOS) Lógicos Lógicos : Referem-se à estrutura do pensamento científico, seus métodos de investigação e expressão e os métodos para seu estudo.
71 ORGANIZAÇÃO DO ENSINO (ASPECTOS)
Epistemológicos ORGANIZAÇÃO DO ENSINO (ASPECTOS) Lógicos Psicológicos Psicológicos : Referem-se ao desenvolvimento da atividade mental, considerando-se as formas genéricas do pensamento e as condições e regularidades de formação do intelecto.
72 ORGANIZAÇÃO DO ENSINO (ASPECTOS)
Epistemológicos ORGANIZAÇÃO DO ENSINO (ASPECTOS) Lógicos Psicológicos Pedagógicos Pedagógicos : Referem-se à direção do processo de transmissão e assimilação da cultura social pelo homem individualizado, que exige a elaboração de uma prática pedagógica cientificamente elaborada.
73 ORGANIZAÇÃO DO ENSINO (ASPECTOS)
Epistemológicos Psicológicos Lógicos Pedagógicos ORGANIZAÇÃO DO ENSINO (ASPECTOS) Tecnologia Concreta de Ensino Pressupostos teóricos Princípios Desenho Curricular Desenho da Disciplina Atividade de Estudo Metodologia de Ensino Estruturação do conhecimento
74 Pressupostos Teórico-Metodológicos
●Considerar a estrutura cognitiva dos estudantes como ponto de partida da assimilação; ●Realizar a atividade de estudo como trabalho coletivo e dirigido ao estudante; ●Garantir aos estudantes a condição de sujeitos ativos de sua aprendizagem, dando significação à sua participação nesse processo e motivando-os; ●Executar esse processo considerando o grupo de atividades que o estudante é capaz de realizar com a ajuda, a colaboração e a orientação do professor.
75 Princípios de Transposição dos Conceitos Científicos Modernos para a Aprendizagem
a) Todos os conceitos devem ser adquiridos por meio de fontes materiais encontradas em sua origem; b) A aquisição de conhecimentos abstratos e gerais deve preceder o desenvolvimento dos conhecimentos concretos e específicos; c) Ao estudar as fontes materiais, os estudantes devem descobrir as relações essenciais e determinar o conteúdo e a estrutura do conceito;
76 Princípios de Transposição dos Conceitos Científicos Modernos para a Aprendizagem
d) Essas relações essenciais devem ser traduzidas em objetos específicos, modelos simbólicos ou gráficos para permitir o estudo de suas propriedades intrínsecas; e) Os estudantes deverão desenvolver ações que lhes permitam extrair do material estudado o princípio substancial do objeto proposto e reproduzi-los em modelos para estudar as suas propriedades; f) Gradualmente, todos os estudantes deverão passar do exercício concreto(ações sobre o objeto) à sua realização mental (abstração e generalização).
77 Estruturação do Conhecimento
●A estruturação do conhecimento no presente modelo é realizada por meio da forma sistêmica estrutural–funcional; ●O procedimento lógico de estruturar o conteúdo de uma disciplina na forma estrutural-funcional desempenha uma função muito importante no processo de assimilação do conhecimento e da aquisição de habilidades; ●Permite ao estudante uma compreensão sistêmica do conhecimento facilitando a aprendizagem. Esta estruturação requer o entendimento dos elementos que a constituem e em particular, do conceito.
78 INVARIANTES DO MOVIMENTO MECÂNICO
LEIS DE CONSERVAÇÃO ENERGIA MECÂNICA MOMENTO ANGULAR QUANTIDADE DE MOVIMENTO INVARIANTES DO MOVIMENTO MECÂNICO Espaço (e), Tempo(t), Inércia (massa) LEIS DE NEWTON CASO ESTACIONÁRIO CASO NÃO ESTACIONÁRIO FORÇA MOVIMENTOS FORÇA E MOVIMENTOS
79 < Energia > interna Energia Potencial
Termômetros Calor Energia Interna Energia Cinética < Energia > interna Energia Potencial Equilíbrio Térmico Lei Zero da Termodinâmica Medidas de Temperaturas Escalas Celsius Fahrenheit Kelvin Conversão de Escalas Celsius e Kelvin Celsius e Fahrenheit Temperatura
80 Desenho Curricular ●As diversas tendências presentes na sociedade contemporânea, que se relacionam com a função formativa das instituições de ensino – e, em particular, com a elaboração do currículo – estão desenvolvendo novas características na educação moderna; ●O currículo tem de ser visto como um elemento, que tem uma história vinculada a formas específicas de organização da sociedade e da educação, devendo ser analisado dentro de seu contexto histórico-social; ●A sociedade atual exige que seus cidadãos tenham conhecimentos, habilidades e competências para exercer suas atividades e capacidade técnica para resolver problemas sociais, científicos e/ou tecnológicos .
81 CURRICULO – PERFIL DO FÍSICO
ATIVIDADES QUE REALIZA UM FÍSICO OBJETIVOS DA FORMAÇÃO DO FÍSICO INSTRUTIVOS EDUCATIVOS CONTEÚDO DO CURSO DE FÍSICA SISTEMA DE CONHECIMENTOS SISTEMA DE HABILIDADES CURRÍCULO DISCIPLINAS PROCESSO DE FORMAÇÃO SOCIEDADE
82 Desenho da Disciplina ●O desenho de uma disciplina constitui a etapa mais externa do processo de elaboração de um curso; nele se configura a concepção do curso e o modelo de educando que se deseja formar, em concordância com os objetivos do ensino; ●O estudo de uma disciplina científica requer o conhecimento de "sua composição e estrutura lógica, assim como seus nexos e relações estruturais. Seu ensino, portanto, deve proporcionar ao estudante"a visão teórica da disciplina em seu conjunto" e do "seu lugar e significado dentro do sistema geral de conhecimento".
83 Disciplina Objeto de estudo Avaliação Metodologia Objetivos
Instrutivos Conteúdo Atividade de estudo Sistema de habilidades Disciplina Educativos Sistema de conhecimentos
84 Atividade de Estudo A atividade de estudo tem lugar quando os estudantes realizam as correspondentes ações de estudo; ● Durante o cumprimento sistemático da atividade de estudo os estudantes desenvolvem, junto com a assimilação dos conhecimentos teóricos, a consciência e o pensamento teórico; ● A organização correta da atividade de estudo consiste em que o professor, apoiando-se na necessidade e na disposição dos estudantes de dominar os conhecimentos teóricos, saiba apresentar, em um material, a atividade de estudo que pode ser resolvida por meio das ações correspondentes.
85 Atividade de Estudo ●A atividade de estudo busca orientar o estudante para a solução das ações de estudo; ●São as seguintes as ações de estudo: transformação, modelação, experimentação, controle e avaliação.
86 Ações de Estudo ●Transformação do objeto de estudo ou análise;
●Modelo – modelagem da relação levantada ; ●Transformação do modelo ou experimentação; ●Construção do sistema de tarefas particulares a resolver; ●Controle sobre o cumprimento das ações anteriores; ●Avaliação da assimilação do procedimento geral, como resultado da aprendizagem.
87 Metodologia de Ensino Avaliação da Atividade de Estudo
Motivação Base Orientadora da Atividade de Estudo Transformação Teórica do Objeto de Estudo Modelo ou Modelagem do Objeto de Estudo Transformação do Modelo do Objeto de Estudo Etapas de Resolução da Atividade de Estudo Transformação Teórica do Objeto de Estudo Modelo ou Modelagem do Objeto de Estudo Transformação do Modelo do Objeto de Estudo Controle sobre o cumprimento das ações anteriores Avaliação da Atividade de Estudo Elaboração de um Sistema de Tarefas
88 A Atividade de Estudo exige dos estudantes:
1) A análise do material fático, com o fim de descobrir nele certa relação geral, que apresente uma vinculação, sujeita à lei, com as suas diferentes manifestações - a construção da abstração e da generalização fundamental; 2) A dedução, sobre a base da abstração e da generalização, das relações particulares do material dado e sua síntese em certo objeto integral - a construção de seu conteúdo essencial e do objeto mental concreto; 3) O domínio, neste processo analítico-sintético do procedimento geral da construção do objeto de estudo.
89 Atividade de Estudo-Aplicação I
●Demonstrar a lei que rege as transformações sofridas por determinada massa de gás perfeito quando sua temperatura se mantém constante; ●Demonstrar a lei que rege as transformações isobáricas, em que determinada massa de gás sofre uma transformação sob pressão constante; ●Demonstrar a lei que rege as transformações a volume constante; ●Estabelecer a equação que relaciona as variáveis de estado: pressão (p), volume (V) e temperatura absoluta (T) de um gás perfeito.
90 Realização da Atividade de Estudo
●A realização das atividades de estudo e sua aplicação estão vinculadas ao caráter sistêmico decorrente do método estrutural-funcional de organização do conteúdo da disciplina e da aplicação consciente das ações de estudo.
92 Ações de Estudo ●As ações de estudo de uma atividade são dirigidas em essência a que, mediante sua realização, os estudantes descubram as condições de surgimento do conceito que eles vão assimilando. ●Para entender o desenvolvimento destas etapas e a assimilação do conhecimento por parte dos estudantes, descrevem-se, a seguir, as ações de estudo e as operações da atividade de estudo proposta.
93 Ações de Estudo Transformação Teórica do Objeto de Estudo Variáveis de Estado de um Gás Perfeito Temperatura – é a grandeza física relacionada à energia cinética de translação das partículas do gás, medida na escala absoluta Kelvin e expressa com o símbolo T. Para duas porções de um mesmo gás perfeito, terá maior temperatura aquela em que as partículas de movem com maior velocidade.
94 Ações de Estudo Transformação Teórica do Objeto de Estudo Volume - de um gás corresponde à capacidade do recipiente que o contém, já que os gases são extremamente expansíveis e ocupam todo o espaço disponível. Duas porções de iguais (mesmo número de partículas) de um mesmo gás perfeito, colocadas em dois recipientes de capacidades diferentes, ocupam volumes diferentes
95 Ações de Estudo Transformação Teórica do Objeto de Estudo Pressão - é uma grandeza escalar, definida como a razão entre a intensidade da força resultante, aplicada perpendicularmente a uma superfície e a área dessa superfície, ou seja: p =F/A. A pressão média que o gás exerce nas paredes internas do recipiente é devida aos choques de suas partículas com essas paredes, quando suas moléculas aplicam forças sobre essas paredes.
96 Ações de Estudo Modelo do Objeto de Estudo Lei de Boyle Quando determinada massa de gás perfeito sofre uma transformação isotérmica, sua pressão é inversamente proporcional ao volume por ele ocupado, ou seja, pV=K1, onde p é pressão, V é volume e K1 uma constante que depende da massa, da temperatura e da natureza do gás. Assim, é válido afirmar que: p1V1=p2V2 , para qualquer transformação onde massa e temperatura de um gás se mantiver constante.
97 Ações de Estudo Modelo do Objeto de Estudo Lei de Charles e Gay-Lussac Quando determinada massa de gás perfeito sofre uma transformação isobárica, seu volume é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta, ou seja,V=K2T , onde V é volume, T é temperatura e K2 uma constante que depende da massa, da pressão e da natureza do gás, sendo inversamente proporcional ao valor da pressão, que permanece constante. Assim, é válido afirmar que: V1/T1=V2/T2, para qualquer transformação onde massa e pressão de um gás se mantiverem constantes.
98 Ações de Estudo Modelo do Objeto de Estudo Lei de Charles Quando determinada massa de gas perfeito sofre uma transformação isométrica, sua pressão é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. Ou seja, p=K3T, onde p é a pressão do gás, T, a sua temperatura absoluta e K3, uma constante que depende da massa, do volume e da natureza do gás, sendo inversamente proporcional ao valor do volume, que permanece constante. Dessa forma é possível afirmar: p1/T1=p2/T2para qualquer transformação em que massa e volume de um gás se mantiverem constantes.
99 Ações de Estudo Modelo do Objeto de Estudo Equação de Clapeyron A pressão de um gás é produzida pelo choque de suas partículas com as paredes do recipiente, a pressão (p) é função também do número de partículas, isto é, da massa (m) do gás considerado. Tendo isso em conta, podemos escrever que: p=K(mT/V), em que K é uma constante que depende apenas da natureza do gás.
100 Ações de Estudo Modelo do Objeto de Estudo Lei Geral dos gases ●A partir da Equação de Clapeyron, quando um gás num estado definido por p1, V1 , e T1 sofre uma transformação em que essa mesma massa de gás passa para o estado p2, V2, T2, teremos: Estado (1): p1V1=nRT1=> p1V1/T1=nR (I) Estado (2): p2V2=nRT2 =>p2V2/T2 =nR (II) Igualando (I) e (II), obtemos a seguinte relação, que constitui a Lei Geral dos Gases: p1V1/T1=p2V2/T2
101 Atividade de Estudo –Aplicação II
●Atualmente, pode-se obter vácuo, em laboratórios, com o recurso tecnológico das bombas de vácuo. Considere que se tenha obtido vácuo à pressão de, aproximadamente, atm à temperatura de 300K. Utilizando o modelo de gás perfeito, determine o número de moléculas por cm3 existente nesse vácuo. Dados: Número de Avogadro – 6, ; Constante universal dos gases = 8,31J/mol.K; 1 atm = 1, N/m2.
102 Atividade de Estudo Transformação Teórica do Objeto de Estudo ●Estudando a transformação da pressão de um gás que se transforma, temos: ●A pressão é inversamente proporcional ao volume do recipiente ●A pressão é diretamente proporcional à temperatura ●A pressão é diretamente proporcional à massa do gás. Lembramos ainda que o número de mols de um gás é igual à razão entre sua massa e sua massa molar.
103 Atividade de Estudo Modelagem do Objeto de Estudo Tendo p α 1/v; p α T; p α m, fazemos: p=K(mT/v) mas K=R/M, então: p=(R/M)m(T/V) → p=R(m/M)(T/V) → p=Rn(T/V) => pV=nRT.
104 Atividade de Estudo Transformação do Modelo p = atm = ,015 n/m2 ; R=8,31J/mol.K; T=300K. Tomando o modelo: p.V = nRT, temos: (n/V)=(p/RT) => (n/V) = ( )/8, => (n/V) ≈ mol/m3. Transformação das unidades: mol/m3.( moléculas/1mol).(1m3/106cm3) ≈ 2, moléculas/cm3
105 Atividade de Estudo-Aplicação III
●A descrição das atividades de estudo e sua aplicação estão vinculadas ao caráter sistêmico decorrente do método estrutural-funcional de organização do conteúdo da disciplina e da aplicação consciente das ações de estudo. ●Para elucidar esta concepção, trata-se a seguinte atividade de estudo: Suponha que seus livros de Física e História estejam empilhados um sobre o outro em sua mesa, com o livro de História em cima do de Física. Os livros de História e Física pesam 14N e 18N, respectivamente. Indique cada força em cada livro mediante uma notação de duplo índice e determine o valor de cada uma dessas forças.
106 INVARIANTES DO MOVIMENTO MECÂNICO
1° Lei ∑F=0 (a=0) 3° Lei Fab = -Fba 2° Lei ∑F=ma INVARIANTES DO MOVIMENTO MECÂNICO Espaço (e), Tempo(t), Inércia (massa) LEIS DE NEWTON
107 AÇÕES DE ESTUDO a)Transformação teórica do objeto de estudo De acordo com a segunda lei de Newton aplicada ao livro de história temos: Ffh + Fth=0 ou Ffh=–Fth; as forças são iguais e opostas. Por outro lado, a terceira lei de Newton aplicada à interação entre os livros de física e de história se escreve: Fhf = – Ffh; estas forças são também iguais e opostas. As duas forças, na terceira lei de Newton, nunca ocorrem no mesmo diagrama de corpos livre, porque um tal diagrama mostra forças que atuam sobre um único objeto, e o par ação-reação na terceira lei de Newton atua sempre sobre objetos diferentes.
108 b) Modelo do Objeto de Estudo
AÇÕES DE ESTUDO b) Modelo do Objeto de Estudo O modelo apresenta os diagramas de forças de corpos livres a) b) c) Livro de História Ffh Fth mg Livro de Física Fmf Ftf Fhf História Física Mesa Fmf Ftf Ffh Fth Fhf
109 Ffh + Fth = 0; Ffh = -Fth. => Ffh = –[–(14N)j]
AÇÕES DE ESTUDO c) Transformação do Modelo ou experimentação Como o peso do livro de História é igual à força exercida pela Terra, Fth; Fth= (–14N)j. Além da Terra, o livro de História interage somente com o livro de Física. Como a aceleração do livro de História é zero, a força resultante sobre ele é zero - 1ª. Lei: Ffh + Fth = 0; Ffh = -Fth. => Ffh = –[–(14N)j] Sobre o livro de Física atuam três forças: Ftf, Fhf e Fmf: Ftf=-(18N)j. Pela 3ª Lei: Fhf=-Ffh, de modo que Fhf=-(14N)j. A 1ª Lei aplicada ao livro de Física: ∑F=0, temos: Fmf+Ftf+Fhf=0, ou Fmf=-Ftf-Fhf=0, resultado: Fmf=-[-(18N)j]-[-(14N)j]= (32N)j.
110 Atividade de Estudo –Aplicação IV
●Uma pequena esfera de massa "m" desliza, com atrito desprezível, ao longo de um trilho em forma de laço. A esfera parte do repouso no ponto h=4R acima da parte mais alta do trilho. A tarefa de estudo tem como objetivo determinar: a) Qual a velocidade da esfera no ponto mais alto da parte circular do trilho? b) Qual é a força normal exercida sobre a esfera nesse ponto? c) Qual é a altura mínima h necessária para assegurar que o esfera não caia do trilho no ponto f.
111 INVARIANTES DO MOVIMENTO MECÂNICO
1° Lei ∑F=0 (a=0) 3° Lei Fab = -Fba 2° Lei ∑F=ma INVARIANTES DO MOVIMENTO MECÂNICO Espaço (e), Tempo(t), Inércia (massa) LEIS DE NEWTON Força Resultante (Não nula) Força Centrípeta F= ma = mV2/R
112 INVARIANTES DO MOVIMENTO MECÂNICO
113 Conservação da Energia
Energia Total Epot.grav=mgh Ecin=1/2mv2 A energia potencial se converte em cinética e vice-versa Energia Cinética Emec final = Emec inicial Emec= Ecin + Epotencial MOVIMENTO MECÂNICO Conservação da Energia Energia Potencial Conservação da Energia Mecânica
114 AÇÕES DE ESTUDO a)Transformação Teórica do Objeto de Estudo Qualquer que seja o deslocamento infinitesimal da esfera ao longo do trilho, a força normal não realiza trabalho, porque é perpendicular ao deslocamento. Desprezando os efeitos do atrito, vemos que apenas o peso da esfera realiza trabalho, e é uma força conservativa neste movimento. Se a energia é conservada para o sistema, então a quantidade total de energia no sistema permanece a mesma, embora parte dela possa variar de tipo ou de forma. Dessa forma, a energia mecânica do sistema (E) é a soma da energia cinética (K) e da energia potencial (P)": E=K+P. A expressão da conservação da energia mecânica, pode escrever-se simplesmente como: Ef=Ei.
115 Ações de Estudo b) Modelo do objeto de estudo
P f Vf h = 4R B f' m mg FN R Energia no ponto i e f: Ei = Ef => Kf + Pf = Ki + Pi No ponto mais alto da trajetória circular atuam a Força Normal, o Peso e a Força Centrípeta: ∑F=ma; a=v²/R.
116 Ações de Estudo c) Transformação do Modelo ou experimentação
●C1) No ponto i, a velocidade vi é zero e h=4R. No ponto f, h=2R; deve-se determinar a velocidade vf. Aplicando a lei de conservação da energia: Kf+Pf=Ki+Pi ou (½)mv²f+mg(2R) = 0 + mg(4R). A energia cinética no ponto f é então (½)mv²f=2mgR => vf = √4gR. ●C2) No ponto f, a força normal exercida pelo trilho e o peso da esfera são dirigidos para baixo, conjuntamente essas forças dão a força centrípeta de módulo: (mv²)/R. Pela segunda lei de Newton, ∑F=ma: Fn+ mg= (mv²f)/R. Sabemos que: (½)mv²f =2mgR ou mv²f = 4mgR => (mv²f ) /R = 4mg. Substituindo este valor na força normal: Fn= mv²/R – mg = 4mg –mg = 3mg. Quanto mais baixo o ponto de liberação, menor é a velocidade no ponto f e menor é a força normal exercida pelo trilho.
117 Ações de Estudo c) Transformação do Modelo ou experimentação
●C3) Aplicando a segunda lei de Newton (∑F=ma) no ponto f, significa que: Fn + mg=(mv²)/R. Quando v tem um valor tão pequeno que o corpo está prestes a sair do trilho, a força normal Fn é zero. Sob estas circunstâncias, tornando Fn=0 em: Fn + mg=mv²/R acha-se o valor de v²=gR ou v=√gR. De acordo com a lei de conservação da energia: 0+mgh=(1/2) mv²+mgR ou v²=2g(h-2R). Um objeto partindo da altura "h" atinge uma velocidade dada por esta expressão no ponto f. Mas se "h" for a altura mínima requerida para assegurar que o objeto permaneça no trilho, esta velocidade, de acordo com: v²=gR, deve também ter o valor √gR. Dessa forma, igualando: v²=gR=v²=2g(h-2R) encontramos o valor de h: h=5R/2.
118 Considerações Finais (I)
●A essência e a finalidade de um ensino de qualidade é o desenvolvimento das capacidades gerais e específicas do estudante ao adquirir os procedimentos universais da atividade humana; ●A qualidade do ensino depende da formação e da competência do professor-mediador, ao possibilitar a aquisição, por parte do estudante, de conhecimentos e habilidades, através da atividade de estudo; ●A escola e a universidade, como um todo, precisam ter uma nova reorientação para que possam contribuir para o desenvolvimento integral da personalidade do indivíduo em crescimento.
119 Considerações Finais (II)
● O processo educativo tem de ser analisado por meio de uma visão sistêmica, capaz de estabelecer as ideias básicas e as relações do sistema com o meio, com a sociedade e consigo mesmo, atendendo às demandas impostas pelo grupo social, de modo a formar um estudante que responda ao progresso técnico-científico da atualidade e permita atender a necessidade de fomentar o desenvolvimento socioeconômico e técnico-científico do país, sendo a educação um fator de grande influência neste contexto.
120 Considerações Finais (III)
●A formação de habilidades cognitivas assume um papel importante no contexto da sociedade contemporânea, por ser uma sociedade de aprendizagem, na qual as mudanças ocorrem em intervalos de tempo, cada vez menores, exigindo uma capacidade criativa e de adaptação, em grau cada vez mais elevado, do indivíduo ao seu contexto sócio-cultural.
121 Considerações Finais (IV)
● A realização da Olimpíada Brasileira de Física das Escolas Públicas (OBFEP) visa contribuir para que o ensino de Física, na escola média e fundamental, fomente uma cultura científica efetiva, que permita ao indivíduo a interpretação dos fatos, fenômenos e, a aquisição de conhecimentos teórico-científicos: - conhecimentos estes cuja abordagem se faz a partir da essência dos objetos e fenômenos; o domínio integrado destes mesmos objetos e fenômenos proporciona o pensamento sistêmico.
122 As instituições de ensino e a sociedade são indivisíveis
As instituições de ensino e a sociedade são indivisíveis. A sociedade vive e se desenvolve tal como aprende. E aprende tal como quer viver. Davidov