Uma sequência de ensino e aprendizagem para as Leis de Kepler utilizando uma simulação computacional

Abstract

Esta pesquisa propõe a utilização da simulação computacional como instrumento pedagógico para o ensino das Leis de Kepler no Ensino Médio, articulando a Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel com os Três Momentos Pedagógicos (Delizoicov). O estudo objetivou desenvolver e aplicar uma sequência didática de cinco encontros, utilizando o simulador Sistema Solar Galileu, para ancorar conceitos astronômicos em conhecimentos prévios dos estudantes (princípio ausubeliano) e promover a contextualização crítica (primeiro momento), a problematicização (segundo momento) e a sistematização (terceiro momento). A metodologia, de natureza aplicada, foi implementada com três turmas do segundo ano (uma vespertina e duas noturnas), empregando como instrumentos de coleta de dados questionários diagnósticos (para identificar subsunçores ausubelianos) e de feedback, além de observação sistemática dos três momentos em ação. Os resultados demonstram que a ferramenta simulada foi decisiva para a visualização concreta de conceitos abstratos, como órbitas elípticas e variação da velocidade orbital, promovendo uma aprendizagem significativa. A análise comparativa entre as turmas revelou uma disparidade de desempenho, com a turma vespertina apresentando assimilação superior do conteúdo em relação às turmas noturnas, o que evidencia a influência de fatores extrínsecos ao método, como o cansaço e o perfil socioeducacional dos alunos. Conclui-se que a simulação computacional mostra ? se como um recurso pedagógico promissor, embora sua aplicação demande adaptações metodológicas que considerem as particularidades de cada contexto de ensino, garantindo assim que todos os alunos possam se beneficiar plenamente da intervenção.

Abstract: This research proposes the use of computer simulation as a pedagogical tool for teaching Kepler's Laws in High School, articulating David Ausubel's Theory of Meaningful Learning with the Three Pedagogical Moments (Delizoicov). The study aimed to develop and apply a five-session didactic sequence using the Galileu Solar System simulator to anchor astronomical concepts in students' prior knowledge (Ausubelian principle) and promote critical contextualization (first moment), problematization (second moment), and systematization (third moment). The applied methodology was implemented with three second-year classes (one afternoon and two evening classes), using diagnostic questionnaires (to identify Ausubelian subsumers) and feedback questionnaires as data collection instruments, in addition to systematic observation of the three moments in action. The results demonstrate that the simulation tool was decisive for the concrete visualization of abstract concepts, such as elliptical orbits and variation in orbital velocity, promoting meaningful learning. A comparative analysis between the classes revealed a performance disparity, with the afternoon class showing superior content assimilation compared to the evening classes, which highlights the influence of factors extrinsic to the method, such as fatigue and the students' socio-educational profile. It is concluded that computer simulation is a promising pedagogical resource, although its application requires methodological adaptations that consider the particularities of each teaching context, thus ensuring that all students can fully benefit from the intervention.