Fábio Ferreira Monteiro, Marcello Ferreira, Olavo Leopoldino da Silva Filho e Wendell da Silva Cruzeiro
| Plurais Revista Multidisciplinar, v.6, n.2, p. 138-159, mai./ago. 2021
138138
DOI: https://doi.org/10.29378/plurais.2447-9373.2021.v6.n1.12212
MODELO 5E E APRENDIZAGEM POR DESCOBERTA:
a luz e seus impactos na tecnologia cotidiana
Fábio Ferreira Monteiro
1
Universidade de Brasília
http://orcid.org/0000-0002-6597-5859
Marcello Ferreira
2
Universidade de Brasília
http://orcid.org/0000-0003-4945-31
Olavo Leopoldino da Silva Filho
3
Universidade de Brasília
http://orcid.org/0000-0001-8078-3065
Wendell da Silva Cruzeiro
4
Centro de Ensino Médio (SEEDF) - Ceilândia/DF
http://orcid.org/0000-0002-5786-6193
RESUMO:
A abordagem didática sobre a luz, no Ensino Médio, é usualmente realizada de maneira fragmentada e
descontínua. Ela aparece em momentos curriculares distintos, como no estudo da óptica, da ondulatória,
do eletromagnetismo, e, geralmente, não é reconhecida como fenômeno físico contemporâneo. Nesse
sentido, com base em uma articulação entre a teoria psicológica de aprendizagem por descoberta, de Je-
rome Bruner, e a metodologia de ensino de ciências baseada na investigação na perspectiva 5E (Engage,
Explore, Explain, Elaborate, Evaluate), este artigo discute a possiblidade de uma intervenção didática
de quatro aulas, na qual o estudo da luz é usado como tema transversal, de modo que a óptica, a ondu-
latória, o eletromagnetismo, e algumas tecnologias modernas são apresentadas como temas-satélites em
uma abordagem de ensino por descoberta.
Palavras-chave: Aprendizagem ativa. Ensino por descoberta. Modelo de ensino 5E. Luz. Tecnologias.
ABSTRACT:
THE 5E MODEL AND THE DISCOVERY-BASED LEARNING: light and
its impacts on everyday technology
The didactic approach to light, in high school, is usually carried out in a fragmented and discontinuous
way. It appears at different curricular moments, such as in the study of optics, waveforms, electromag-
netism, and, generally, it is not recognized as a contemporary physical phenomenon. In this sense, based
on an articulation between the psychological theory of learning by discovery, by Jerome Bruner, and the
science teaching methodology based on investigation in the 5E perspective (Engage, Explore, Explain,
1 Doutor em Física (UnB). Professor no Instituto de Física (UnB). E-mail: fmonteiro@unb.br.
2 Doutor em Educação em Ciências (UFRGS). Professor no Instituto de Física (UNB). E-mail:
marcellof@unb.br.
3 Doutor em Física (UNB). Professor no Instituto de Física (UNB). E-mail: olavolsf@unb.br.
4 Mestre em Física. Centro de Ensino Médio (SEEDF). Professor do ensino médio. E-mail:
df.wendell@gmail.com.
Modelo 5e e aprendizagem por descoberta: a luz e seus impactos na tecnologia cotidiana
Plurais Revista Multidisciplinar, v.6, n.2, p. 138-159, mai./ago. 2021 |
139139
Elaborate, Evaluate), this article discusses the possibility of a didactic intervention of four classes, in
which the study of light is used as a transversal theme, so that optics, waveform, electromagnetism, and
some modern technologies are presented as satellite themes in a discovery teaching approach.
Keywords: Active learning. Discovery-based learning. 5E Instructional model. Light. Technologies.
RESUMEN:
MODELO 5E Y APRENDIZAJE POR DESCUBRIMIENTO: la luz y sus
impactos en la tecnología cotidiana
El abordaje didáctico de la luz en la escuela secundaria se suele realizar de forma fragmentada y dis-
continua. Aparece en momentos curriculares distintos y, como en el estudio de la óptica, las ondas, el
electromagnetismo y, en general, no se reconoce como un fenómeno físico contemporáneo. En este sen-
tido, a partir de una articulación entre la teoría psicológica del aprendizaje del descubrimiento de Jerome
Bruner y la metodología de la enseñanza de la ciencia basada en la investigación desde una perspectiva
de cinco fases (5E – Engage, Explore, Explain, Elaborate, Evaluate), este artículo discute la posibilidad
de una intervención didáctica de cuatro clases, en la que el estudio de la luz se revisita como tema central
, mientras que la óptica, las ondas, el electromagnetismo y algunas tecnologías modernas se presentan
como temas satelitales en un enfoque de enseñanza por descubrimiento.
Palabras clave: Aprendizaje activo. Aprendizaje por descubrimiento. Modelo de enseñanza 5E. Luz.
Tecnologías.
Introdução
Nos livros didáticos do Ensino Médio, o tema “luz” aparece de forma descontínua e
fragmentada, em momentos curriculares distintos, como no estudo da ótica, da ondulatória e do
eletromagnetismo. Sua abordagem, por vezes, distorce, simplica, ressignica e reconstrói os
fatos cientícos e pode, não raro, repercutir em equívocos diversos (MELO; CRUZ, 2008, p. 10).
Assim, a luz, apesar de ser a base de vários fenômenos e múltiplas aplicações tecnoló-
gicas, ainda é abordada de modo bastante descritivo e descontextualizado dos estudantes que se
encontram em uma cultura amplamente tecnológica e têm acesso a informações, por diversos
meios, além de pelo livro didático (ARAUJO, 2018). Mais ainda, as diatribes históricas sobre a
luz têm impacto direto na maneira como surgiu, e foi interpretada, a moderna Física Quântica
(OLAVO, 2016). Iniciando-se com Newton e sua perspectiva corpuscular da Luz, Huygens e
sua abordagem ondulatória (ambas no contexto de uma Óptica Geométrica), e posteriormente,
já no século XIX, com o Eletromagnetismo e a Óptica Física, tais questões desembocaram, no
século XX, em outras relativas ao princípio de dualidade onda-partícula e sua concretização nos
fenômenos do efeito fotoelétrico e no efeito Compton, para citar apenas alguns. Neste sentido, a
luz pode cumprir papel agregador de conhecimentos, articuláveis inclusive sob uma perspectiva
histórica que lhes dê maior contextualização e uma ratio essendi.
Fábio Ferreira Monteiro, Marcello Ferreira, Olavo Leopoldino da Silva Filho e Wendell da Silva Cruzeiro
| Plurais Revista Multidisciplinar, v.6, n.2, p. 138-159, mai./ago. 2021
140140
Na área de Ciências da Natureza e suas Tecnologias da Base Nacional Comum Curricular
(BNCC), o tema “luz”, na perspectiva de sua natureza e de sua propagação, é introduzido nas
séries iniciais do ensino fundamental, na unidade temática “Matéria e Energia”, no objeto do
conhecimento “efeitos da luz nos materiais” e, particularmente, na habilidade EF03CI02: “expe-
rimentar e relatar o que ocorre com a passagem da luz através de objetos transparentes (copos,
janelas de vidro, lentes, prismas, água etc.), no contato com superfícies polidas (espelhos) e na
intersecção com objetos opacos (paredes, pratos, pessoas e outros objetos de uso cotidiano). Já
nas séries nais, é retomado na mesma unidade temática, desta vez nos objetos de conhecimen-
to “aspectos quantitativos das transformações químicas”, “estrutura da matéria” e “radiações e
suas aplicações na saúde”, com as habilidades: (EF09CI04) “planejar e executar experimentos
que evidenciem que todas as cores de luz podem ser formadas pela composição das três cores
primárias da luz e que a cor de um objeto está relacionada também à cor da luz que o ilumina”;
(EF09CI05) “investigar os principais mecanismos envolvidos na transmissão e recepção de ima-
gem e som que revolucionaram os sistemas de comunicação humana; (EF09CI06) “classicar
as radiações eletromagnéticas por suas frequências, fontes e aplicações, discutindo e avaliando
as implicações de seu uso em controle remoto, telefone celular, raio X, forno de micro-ondas,
fotocélulas etc.”; e (EF09CI07) “discutir o papel do avanço tecnológico na aplicação das radiações
na medicina diagnóstica (raio X, ultrassom, ressonância nuclear magnética) e no tratamento de
doenças (radioterapia, cirurgia ótica a laser, infravermelho, ultravioleta etc.)”. No ensino médio,
a BNCC não faz há menções especícas a competências e habilidades relacionadas ao estudo
da luz, embora se reconheça que ele (associado, senso latu, à energia) é basal para a discussão
interdisciplinar de várias das competências e habilidades especícas ao longo da formação básica,
sempre com associação ao uso, à compreensão e à crítica às tecnologias associadas.
A convivência nos ambientes on-line, com vídeos, imagens e fóruns, somada ao acesso
a tecnologias modernas, oferece experiências que parecem estar distantes do que se estuda na
escola (MONTEIRO, 2021). Nela, os estudantes assumem uma postura passiva, demonstram
pouca interação e estão mais preocupados em relembrar as informações apresentadas pelo pro-
fessor ou pelo livro didático, quando solicitadas (MONTEIRO; ALVES; MELLO, 2018).
A proposição de qualquer mudança metodológica, neste contexto já estabelecido, desaa
estruturas cristalizadas e modelos de ensino tradicional. No cenário de aprendizagem por recepção
e repetição, quase sempre descontextualizado, em que nem sempre o estudante consegue estabe-
lecer relação do novo conteúdo com o anterior, faz-se necessário mobilizar metodologias com as
quais seja possível interagir com o concreto, vivenciar experiências e aprender por descoberta.
Modelo 5e e aprendizagem por descoberta: a luz e seus impactos na tecnologia cotidiana
Plurais Revista Multidisciplinar, v.6, n.2, p. 138-159, mai./ago. 2021 |
141141
O ensino de ciências baseado em investigação tem potencial de aumentar o envolvimen-
to, promover o pensamento cientíco e desenvolver o entendimento conceitual dos fenômenos
(SAÇKES, 2015; AKMAN; ÖZGÜL, 2015; BULUNUZ, 2013).
A aprendizagem personalizada, continuada, colaborativa e situada – que passa pelas
etapas de envolvimento, exploração, explicação, elaboração e avaliação – auxilia o professor a
identicar a etapa na qual o estudante se encontra e possibilita desenvolver modelos com mais
agilidade e mais intensicadores do pensamento crítico-cientíco (TAVARES; ALMEIDA, 2015).
Nesse sentido, este artigo faz uma análise de uma sequência didática, desenhada com base
na articulação entre a teoria psicológica de aprendizagem por descoberta de Jerome Bruner e a
metodologia de ensino de ciências na perspectiva de cinco fases (5E – Engage, Explore, Explain,
Elaborate, Evaluate) – envolvimento, exploração, explicação, elaboração e avaliação. Nela, a
luz é revisitada como tema central, apoiando-se em experimentos da óptica, da ondulatória e
do eletromagnetismo, com base em tecnologias modernas e em uma abordagem de ensino por
descoberta (CRUZEIRO, 2020).
Referenciais teóricos
Aprendizagem por descoberta
A teoria da aprendizagem por descoberta de Bruner (1969) defende que o estudante precisa:
i) assumir maior controle da própria atividade mental; ii) empenhar-se para que o que for apren-
dido faça sentido; iii) compartilhar o que se aprendeu com o grupo; e iv) negociar a construção
da realidade. Em outros termos, agência, reexão, colaboração e cultura. Além disso, o processo
de aprendizagem deve ser desaador para os envolvidos e tal desao deve ser aceito. Assim,
a investigação se inicia quando o indivíduo aceita confrontar os problemas (BRUNER, 1972).
Quando um estudante de Ensino Médio, por exemplo, aprende a construir e/ou a mol-
dar um objeto, e tenta compartilhar, constantemente, o seu aprendizado, também se coloca em
condições de ensiná-lo aos colegas que apresentam diculdades. A colaboração é um passo
importante para transformar a educação em cultura e, por isso, é necessário reetir a respeito
dos meios de informação e de comunicação que podem auxiliar neste processo e que são a base
da atual cultura tecnológica digital.
Contudo, a manutenção da cultura não signica transformar a escola em um ponto de
encontro da comunidade para discutir fracassos e/ou sucessos. A escola deve ser o local em
que os problemas possam ser transformados em situação controlável; e a cultura será um modo
Fábio Ferreira Monteiro, Marcello Ferreira, Olavo Leopoldino da Silva Filho e Wendell da Silva Cruzeiro
| Plurais Revista Multidisciplinar, v.6, n.2, p. 138-159, mai./ago. 2021
142142
de lidar com problemas humanos. Portanto, visualizar as representações feitas pelos estudantes
é reconhecer indícios de aprendizagem acerca de símbolos, ícones e ações em contexto cultural
(BRUNER, 2001).
Para Bruner, o desenvolvimento de processos cognitivos está associado a: i) solução de pro-
blemas; ii) conceituação; iii) raciocínio; e iv) reconhecimento perceptivo. No entanto, a percepção
faz com que o estudante extrapole a informação recebida e adquira pensamentos autônomos. A
percepção proporciona o envolvimento e o desenvolvimento intelectual, e este se caracteriza por
independência crescente da resposta, em relação à natureza imediata do estímulo (BRUNER, 1969).
A aprendizagem e o pensamento estão sempre situados em um contexto cultural e, ao
mesmo tempo, o uso de recursos culturais poderá produzir estímulos à aprendizagem. Para Bru-
ner, a combinação de elementos biológicos e culturais pode produzir processos racionais que dão
signicado às práticas cotidianas dos indivíduos. Desse modo, o desenvolvimento intelectual se
relaciona às situações vivenciadas pelos sujeitos, ao longo da vida, e promove a capacidade de
fazer simulações e previsões (BRUNER, 2001).
Para Bruner (2001), o desenvolvimento intelectual auxilia também na formalização da
linguagem, por meio de palavras ou de símbolos. Esse é um ponto importante do processo de
aprendizagem, uma vez que é indício da evolução acerca do entendimento da informação recebida
e, posteriormente, transferida para um símbolo ou uma palavra.
Para que o processo de aprendizagem seja satisfatório, é necessário que haja predisposi-
ção a aprender e, que o conhecimento seja estruturado, de forma que o indivíduo o interiorize da
melhor maneira possível. Desse modo, a aquisição do conhecimento se apresenta em três estágios
de compreensão adquirida: i) acerca de um conhecimento prático (aprendizagem ativa); ii) por
meio de estímulos visuais, como leituras, lmes, animações etc. (aprendizagem icônica); e iii) por
meio da linguagem (aprendizagem simbólica) (BRUNER, 1969).
Ao professor, cabe a função de motivação da aprendizagem, por meio da construção de um
diálogo ativo com e entre estudantes, bem como da organização dos conteúdos e conceitos, em
forma de espiral, situação na qual os níveis de abordagem e de desaos são gradual e logicamente
hierarquizados e sequenciados. Os fundamentos teóricos da aprendizagem indicam um caminho
a ser seguido no processo de ensino. Essa construção pode viabilizada por aulas motivadoras,
estruturadas, sequenciadas e que geram reforço mental (MONTEIRO, 2021).
Ensino investigativo: uma proposta com base na metologia 5E
No nal da década de 1980, uma equipe de educadores foi convidada, especialmente, para
propor melhorias no currículo de ciências biológicas. A equipe do BSCS (Biological Sciences
Modelo 5e e aprendizagem por descoberta: a luz e seus impactos na tecnologia cotidiana
Plurais Revista Multidisciplinar, v.6, n.2, p. 138-159, mai./ago. 2021 |
143143
Curriculum Study), como assim cou conhecida, propôs uma metodologia de ensino de conceitos
de ciência com uma abordagem de cinco fases, que cou conhecida como 5E (Engage, Explore,
Explain, Elaborate, Evaluate) (BYBEE; LANDES, 1990; BYBEE; TAYLOR et al., 2006).
A primeira fase do 5E se propõe a envolver (engage) os estudantes, provocar o seu in-
teresse e a sua curiosidade; além de incentivar para que eles se concentrem em uma tarefa, um
objeto, uma situação-problema, um evento, um fenômeno, dentre outros. O objetivo maior dessa
fase é evidenciar os conhecimentos prévios dos estudantes e suas concepções alternativas. Nesse
sentido, o professor pode realizar uma demonstração, ou apresentar um vídeo que estimule a
atenção dos estudantes e os faça questionar acerca de algo que pareça inovador, ou que contra-
diga suas expectativas, mas que os deixem intrigados e motivados a buscar respostas (BYBEE;
LANDES, 2009; BYBEE, 2014).
A segunda fase se propõe a encontrar respostas e implica em explorar (explore) conceitos,
procedimentos, fatos, princípios, encorajando, concretamente, os estudantes para buscarem a
experimentação. Desse modo, o professor pode formar pequenos grupos com objetivo de desen-
volver habilidades da aprendizagem colaborativa, ao oferecer os recursos e os questionamentos
que ajudem a adquirir compreensões conceituais (BYBEE; LANDES, 2009; BYBEE, 2014).
A terceira fase se propõe a explicar (explain) o que foi explorado, e os estudantes devem
ser estimulados a falar acerca do que eles experimentaram, de suas expectativas e daquilo que
observaram. Com base nos resultados dessa interação, o professor pode explanar o assunto,
ajudando-os a entender conceitos que possam ser úteis na construção do aprendizado (BYBEE;
LANDES, 2009; BYBEE, 2014).
A quarta fase se propõe a elaborar (elaborate) uma síntese que combine a experiência e
as explanações a respeito do novo conhecimento, fomentando a recontextualização em situações
diversas (BYBEE; LANDES, 2009; BYBEE, 2014).
A quinta fase se propõe a avaliar (evaluate) a aprendizagem, e a estimular que estudan-
tes e professores revisem e reitam acerca do processo de aprendizagem (BYBEE; LANDES,
2009; BYBEE, 2014).
Desse modo, a aprendizagem baseada no modelo de ensino 5E se desenvolve em um
contexto mais especíco, mas tem potencial para ser aplicada a outros contextos, desde que haja
regularidade nos dados e vinculação com o problema. Isso porque, ao mesmo tempo que vivenciam
a educação cientíca, os estudantes desenvolvem habilidades cognitivas como adaptabilidade,
comunicação complexa, solução de problemas não cotidianos, autoadministração e pensamento
sistêmico. Vale ressaltar que a adaptabilidade está relacionada à capacidade e estruturação para
lidar com relações instáveis, condições que se modicam rapidamente, resposta ecaz a emer-
Fábio Ferreira Monteiro, Marcello Ferreira, Olavo Leopoldino da Silva Filho e Wendell da Silva Cruzeiro
| Plurais Revista Multidisciplinar, v.6, n.2, p. 138-159, mai./ago. 2021
144144
gências ou situações de crise e aprendizagem de novas tarefas, tecnologias e procedimentos,
além da lida com o estresse no trabalho, adaptando-se a diferentes personalidades, comunicações,
estilos e culturas (BYBEE; TAYLOR et al., 2006).
Descrição da intervenção ditática
Recorrentes análises acerca dos livros didáticos no ensino de física aponta uma divisão
fenomenológica do tema “luz”, com incursões delimitadas, fragmentadas e descontínuas em
áreas distintas à óptica, à ondulatória e ao eletromagnetismo. Nesse sentido, uma intervenção
didática foi desenhada na perspectiva de teoria da aprendizagem por descoberta de Bruner e na
metodologia 5E, com o objetivo de contribuir para o ensino de física e de ciências, adotando o
estudo da luz e de seus impactos tecnológicos como tema central, e as áreas de óptica, ondulatória
e eletromagnetismo, como temas-satélites.
Didaticamente, os temas de estudo foram selecionados considerando a possibilidade de
representação na aprendizagem por descoberta e de integração com os recursos tecnológicos
cotidianos. Também foi considerada a interação entre os estudantes, o contexto escolar e a pos-
siblidade de identicar em que nível de aprendizagem poderia ocorrer cada conceito.
Os tópicos foram divididos em quatro aulas: 1) Interação da luz com a matéria (espectro
eletromagnético); 2) Função de onda (gaiola de Faraday); 3) Bobina de Tesla (lâmpada uores-
cente); 4) Holograa (Impressora 3D).
As aulas foram organizadas na perspectiva da metodologia 5E, conforme descrito, a seguir:
a) Envolvimento: cada aula inicia com uma atividade que possa ser mentalmente
envolvente, com potencial de captar interesses dos estudantes, tais como: experiência,
audiovisual ou questão instigante. Em seguida, é aberto um espaço para que eles possam
expressar suas expectativas acerca do experimento, do conceito ou do fenômeno apre-
sentado, buscando-se conexões com conhecimentos anteriores.
b) Exploração: é o momento das atividades práticas, nas quais os estudantes podem
explorar um conceito (ou uma habilidade) e lidar com um problema (ou um fenômeno).
Em seguida, eles são estimulados a tentar explicar, com suas próprias palavras, como
compreenderam o que foi observado. O objetivo é permitir que eles ajudem uns aos ou-
tros e adquiram um conjunto comum de experiências que permitam compreender o novo
conceito ou habilidade.
c) Explicação: o professor fornece explanações acerca dos conceitos necessários
para o entendimento acadêmico daquilo que foi observado. Um aspecto importante desta
fase é que a explicação é realizada após a exploração pelos estudantes.
d) Elaboração: os estudantes devem tentar aplicar o que aprenderam em uma nova
situação, ou revisitar as explicações que zeram na fase de exploração, de modo a elaborar
uma nova explicação que demonstre ser mais apropriada ao contexto acadêmico.
Modelo 5e e aprendizagem por descoberta: a luz e seus impactos na tecnologia cotidiana
Plurais Revista Multidisciplinar, v.6, n.2, p. 138-159, mai./ago. 2021 |
145145
e) Avaliação: reexão a respeito dos novos conceitos ou habilidades aprendidos.
Nesta fase, o professor deve observar evidências de mudança no nível de compreensão
ou de habilidades dos estudantes.
Metodologia
A metodologia desenvolvida neste trabalho é do tipo translacional, na qual o ensino de
um conteúdo especíco, o renamento de uma técnica, da didática ou do produto educacional
produzido, deve ser criticado, reetir o suporte teórico metodológico adotado para o procedimento
de ensino, e produzir um conhecimento aplicável e replicável (COLOMB; ANJOS; ANTUNES,
2019; MOREIRA, 2018).
Desse modo, em cada uma das cinco fases da metodologia 5E (envolvimento, exploração,
explicação, elaboração e avaliação), a análise dos efeitos das estratégias didáticas está funda-
mentada no referencial teórico de Bruner em que a aquisição do conhecimento se apresenta em
três estágios:
a) na aprendizagem ativa, a qualidade da interação entre os estudantes apresenta-
-se ainda em nível prático, com perguntas e comentários no sentido de compreender um
fenômeno, um conceito e uma experiência, o que indica a capacidade de observação,
experimentação, montagem, mas que revela diculdades de interpretação, tradução e
formação de conceitos;
b) na aprendizagem icônica, a qualidade da interação entre os estudantes apre-
senta-se em nível visual, com perguntas e comentários, no sentido de compreender um
fenômeno, um conceito e uma experiência, o que indica a capacidade de descrever e
de reproduzir uma situação vivenciada, descrever uma experiência vivenciada, ou um
fenômeno visualizado por meio de uma animação, um lme etc.
c) na aprendizagem simbólica, a qualidade da interação entre os estudantes apresen-
ta-se em nível da linguagem, com perguntas e comentários, no sentido de compreender
um fenômeno, um conceito e uma experiência, o que indica a capacidade de compreensão
de expressões matemáticas, interpretação de grácos, formulação de conceitos etc.
Análise da intervenção didática
A intervenção didática foi realizada em uma turma de 30 estudantes do segundo ano do
Ensino Médio de uma escola privada do Distrito Federal, no período de 19 a 22 de novembro de
2019. Foram desenvolvidas quatro aulas duplas (100 minutos), cada qual constituída por uma a
três atividades, sempre relacionadas ao tema “luz”.
Ao longo da pesquisa, a participação da turma foi irregular, com frequência de 70% a
90%. Durante realização das atividades experimentais (ou de demonstração), a turma foi dividi-
Fábio Ferreira Monteiro, Marcello Ferreira, Olavo Leopoldino da Silva Filho e Wendell da Silva Cruzeiro
| Plurais Revista Multidisciplinar, v.6, n.2, p. 138-159, mai./ago. 2021
146146
da em grupos e os estudantes tiveram a oportunidade de compartilhar suas observações, formular
hipóteses, apresentar seus conhecimentos, pedir esclarecimentos ao professor, e ajudarem-se, mu-
tuamente. O professor, por sua vez, em todas as etapas, procurou fazer perguntas que suscitassem
a reexão e o pensamento crítico.
A seguir, apresenta-se uma seleção das principais respostas dadas pelos estudantes, men-
cionadas na descrição das atividades realizadas em cada uma das aulas, como ilustração do tipo de
critério utilizado para identicar indícios de aprendizagem ativa, icônica e simbólica.
Aula 01 - Interação da luz com a matéria
Atividade 1: Meios opacos, transparentes e translúcidos
Nesta atividade, os estudantes observaram a interação da luz com os materiais transparentes,
translúcidos e opacos no laboratório da escola e zeram uma discussão acerca de fenômenos de
refração, reexão e absorção da luz. Após discutir em seus grupos, formular hipóteses e solicitar
esclarecimentos ao professor, foi-lhes solicitado que relatassem, por escrito e por meio de um de-
senho, o que aprenderam a respeito da interação da luz com os materiais transparentes, translúcidos
e opacos, e acerca dos fenômenos da reexão, refração e absorção. Algumas das respostas foram:
• quando a luz passa por um material transparente, ela passa 100% nítida, dá para ver
tudo que está do outro lado;
• quando o material é translúcido a passagem de luz não é 100%, ou seja, passa ape-
nas pouca luz pelo material, ou seja, consegue se ver com pouca nitidez;
• no material opaco, não há passagem de luz.
Figura 1. Imagem criada por um dos estudantes, acerca da interação da luz com os materiais translúcidos,
transparentes e opacos.
Fonte: Elaborado pelos Autores, 2021.
Modelo 5e e aprendizagem por descoberta: a luz e seus impactos na tecnologia cotidiana
Plurais Revista Multidisciplinar, v.6, n.2, p. 138-159, mai./ago. 2021 |
147147
A análise do relato escrito por alguns estudantes revela um equívoco entre “uma ima-
gem nítida” e “a luz [...] passa 100% nítida”, contudo, as armações relacionadas ao material
translúcido, “consegue se ver com pouca nitidez” e ao material opaco “não há passagem de
luz”, indicam nível adequado de compreensão dos três fenômenos, o que sugere indícios de
aprendizagem simbólica.
A análise da gura 1, relativa à descrição das interações na forma de desenho, revela uma
fragilidade nos conceitos de refração e de absorção. É possível observar que nas imagens1(a) e
1(c) da gura 1 há o registro explícito de ocorrência dos fenômenos de refração e de absorção,
respectivamente. No entanto, não há registro de classicação do fenômeno luminoso na gura
1 (b).
Isso sugere que, para os estudantes que fazem parte desta pesquisa, o fenômeno de
absorção está associado ao fato de que a luz não atravessa um meio, o que eles caracterizaram
como meio opaco. Também sugere que, na concepção de tais alunos, o fenômeno de refração
está associado ao fato de a luz sofrer desvio de trajetória, ao penetrar em um meio, o que eles
caracterizaram como meio translúcido. Mas, tudo indica que sua compreensão é que, no meio
transparente, não ocorre o fenômeno da refração, conforme ilustrado na gura 1b. De fato, pa-
rece ter havido o estabelecimento de uma correlação, indevida, entre as características do meio
e a ocorrência do fenômeno de refração, de resto sugerida pelos eventos nos meios translúcido
e opaco.
Embora eles tenham classicado o meio como transparente, não conseguiram classicar
qual (ou quais) fenômeno(s) estaria(m) acontecendo. Dessa forma, as respostas dos estudantes
sugerem indícios de aprendizagem icônica, mas não simbólica.
Atividade 2: Dispersão da luz
Na segunda atividade, os estudantes observaram o fenômeno da dispersão da luz em
um prisma obtido no laboratório da escola. Em seu decurso, discutiram nos respectivos grupos,
apresentaram seus conhecimentos, formularam hipóteses e solicitaram esclarecimentos ao pro-
fessor. Ao término, foi requerido que relatassem, por escrito e por meio de um desenho, o que
aprenderam a respeito da dispersão da luz. Algumas respostas foram:
• a dispersão é um fenômeno óptico em que a luz é separada em suas diferentes
cores quando refratada através de algum meio transparente;
• a dispersão ocorre quando a velocidade de propagação da luz no interior de al-
gum meio depende da frequência da onda eletromagnética;
• a dispersão acontece quando a luz chega na lente do prisma e se espalha.
Fábio Ferreira Monteiro, Marcello Ferreira, Olavo Leopoldino da Silva Filho e Wendell da Silva Cruzeiro
| Plurais Revista Multidisciplinar, v.6, n.2, p. 138-159, mai./ago. 2021
148148
Figura 2: Representação de um dos estudantes sobre a interação da luz com o prisma.
Fonte: Elaborado pelos Autores, 2021.
A análise do relato escrito por alguns estudantes revela uma possível confusão entre os
dispositivos ópticos “lente” e “prisma”, quando utilizaram a expressão “lente do prisma”; con-
tudo, as informações relacionadas ao fenômeno de dispersão se aproximam do padrão esperado
de resposta, o que sugere indícios de aprendizagem simbólica.
A análise da gura 2, relativa à dispersão da luz branca por um prisma, revela uma fragili-
dade na compreensão do fenômeno. Na gura 2(a), embora a ordem das cores componentes esteja
de acordo com o padrão esperado de resposta, há imprecisão quanto à direção de propagação.
É possível observar que algumas cores componentes emergem na segunda face do prisma,
com desvio para baixo, outras com desvio para cima e, outras, sem desvio, quando comparadas à
direção da incidência da primeira face. Neste caso, o relato em forma de desenho sugere que, para
tais estudantes, há indícios de aprendizagem icônica, mas não simbólica. Sobre isso, é preciso
ressaltar a importância do comando da atividade para uma posterior análise das respostas: se o
comando é dado no sentido de se apresentar um esboço, a análise não pode se xar em questões
de detalhe, como feito acima. Em uma tal situação, os alunos simplesmente focaram seu esboço
na questão do desvio, sem levar em consideração as direções em que os raios são desviados.
Na gura 2(b), todos as cores componentes, indistintamente, emergiram na segunda face
do prisma, com direções paralelas entre si e com desvio para cima. Desse modo, o relato em
forma de desenho sugere que, para estes estudantes, há indícios de aprendizagem ativa, mas não
icônica e nem simbólica.
Modelo 5e e aprendizagem por descoberta: a luz e seus impactos na tecnologia cotidiana
Plurais Revista Multidisciplinar, v.6, n.2, p. 138-159, mai./ago. 2021 |
149149
Atividade 3: Espectro eletromagnético
A terceira atividade consistiu em uma pequena discussão, fomentada pelo professor, após
os estudantes terem assistido a um vídeo (ELETROMAGNETISMO, 2016) acerca das carac-
terísticas do espectro eletromagnético e de suas diversas aplicações na sociedade moderna. Em
seu decurso, discutiram nos respectivos grupos, apresentaram seus conhecimentos, formularam
hipóteses e solicitaram esclarecimentos ao professor. Durante a atividade, os estudantes discu-
tiram em seus grupos, apresentaram seus conhecimentos, formularam hipóteses e solicitaram
esclarecimentos ao professor. Ao término, foi requerido que respondessem, por escrito, a como
o conhecimento do espectro eletromagnético facilitaria o processo de comunicação social e
contribuiria para as ciências médicas. Algumas das respostas foram:
• através do conhecimento adquirido pelo homem sobre o espectro eletromagnéti-
co, foram desenvolvidos diversos aparelhos e ferramentas que aprimora o nosso
dia a dia. A criação de aparelhos como telefone, celular, rádio, são invenções que
utiliza do espectro eletromagnético para seu funcionamento, no qual a comuni-
cação de pessoas, dados, informações e computadores;
• facilita no processo de comunicação social através de TV, rádio etc., ajudando
assim em vários aspectos como na radiação que é uma das mais utilizadas, que
é uma ajuda medicinal podendo descobrir doenças como câncer. A partir dos
conhecimentos da frequência é possível saber exatamente o ponto onde cada um
desses aparelhos se encaixa;
• basicamente tudo é feito de um composto químico onde ele emite ondas eletro-
magnéticas que através disso podemos identicar as coisas. Cada objeto tem
uma onda diferente, pode ser pequena ou grande como ondas de rádio e ul-
trassom, que através desses comprimentos podem diferenciar e encontrar o que
queremos.
A análise do relato escrito de alguns estudantes indica que as respostas se aproximam
do padrão esperado e sugere que, nesse caso, há indícios de aprendizagem simbólica acerca do
conceito de espectro eletromagnético. Contudo, alguns deles se referiram à palavra “radiação”,
de forma separada, e, ainda, armaram que “é uma ajuda medicinal podendo descobrir doenças
como câncer”.
Estes relatos indicam falta de clareza a respeito da extensão do espectro das radiações
eletromagnéticas e de suas características, o que sugere indícios de aprendizagem icônica, mas
não simbólica.
Em resumo, a aula 1 abordou a interação da luz com os materiais transparentes, translú-
cidos e opacos, os fenômenos da reexão, refração, absorção e difração e as características do
espectro eletromagnético. A gura 3(a) descreve uma representação percentual dos indícios de
Fábio Ferreira Monteiro, Marcello Ferreira, Olavo Leopoldino da Silva Filho e Wendell da Silva Cruzeiro
| Plurais Revista Multidisciplinar, v.6, n.2, p. 138-159, mai./ago. 2021
150150
aprendizagem referentes à aula 1, com base na análise das respostas dos estudantes, conforme
referencial teórico de Bruner. Ela indica que 46% dos estudantes demonstraram indícios de
aprendizagem icônica; 26%, indícios aprendizagem simbólica; e 15%, apenas indícios de apren-
dizagem ativa. Além disso, revela que 12% dos estudantes caram aquém do padrão de resposta
esperado, o que impediu a vericação de indícios quaisquer de aprendizagem.
Aula 02 – Função de onda
Atividade 1: Blindagem eletromagnética
Nesta atividade, os estudantes observaram um experimento no qual, após um aparelho
telefônico celular ser embrulhado em papel alumínio (THENÓRIO, 2014), tentativas de ligações
eram realizadas sem sucesso. Em seu decurso, discutiram nos respectivos grupos, apresentaram
seus conhecimentos, formularam hipóteses e solicitaram esclarecimentos ao professor. Ao tér-
mino, foi solicitado que relatassem, por escrito, o que aprenderam a respeito do experimento do
celular envolvido em papel alumínio. Algumas das respostas foram:
• ao enrolar o papel alumínio no celular, o papel alumínio servirá como uma blin-
dagem, impedindo que a frequência de onda chegue até o celular;
• a onda de sinal emitido pelo celular chegará até o celular que está com papel
alumínio, porém esse papel irá expelir qualquer tipo de ondas externas, isolando
o celular de qualquer tipo de sinal deixando-o na caixa postal;
• após um aparelho ser envolvido por um material isolante, como o papel alu-
mínio, que reete as ondas eletromagnéticas, esse aparelho se torna incapaz de
receber ou enviar qualquer sinal.
A análise do relato escrito por alguns estudantes revela fragilidades no entendimento do
conceito de blindagem eletromagnética, ao utilizarem expressões como: “expelir ondas exter-
nas”, em vez de “reetir ondas externas”; “envolvido por um material isolante” ao se referir ao
papel alumínio; “impedindo que a frequência de onda chegue” em vez de “impedindo que as
ondas cheguem”.
Além disso, as respostas não fazem referência a qualquer propriedade das ondas eletro-
magnéticas ou de suas interações com meios metálicos. Nesse sentido, para estes estudantes, há
indícios de aprendizagem ativa, mas não icônica e nem simbólica.
Atividade 2: Função de onda
Nesta segunda atividade, os estudantes observaram um vídeo que apresentava a reexão
e a refração das ondas se propagando na superfície da água em uma cuba de ondas (UNIVESP,
Modelo 5e e aprendizagem por descoberta: a luz e seus impactos na tecnologia cotidiana
Plurais Revista Multidisciplinar, v.6, n.2, p. 138-159, mai./ago. 2021 |
151151
2017). No primeiro momento, foi adicionado um anteparo na cuba de ondas; e, no segundo mo-
mento, foi adicionada uma placa de acrílico triangular, que denia duas regiões dentro da cuba
de ondas, com profundidades diferentes. Em seu decurso, discutiram nos respectivos grupos,
apresentaram seus conhecimentos, formularam hipóteses e solicitaram esclarecimentos ao pro-
fessor. Ao término, foi solicitado que escrevessem a respeito da função de onda e do experimento
da cuba de ondas. Algumas das respostas foram:
• ela determina o comprimento de onda e a frequência, sendo que quanto maior é
a frequência, menor é o comprimento de onda e quanto maior o comprimento de
onda menor é a frequência;
• as ondas funcionam da seguinte maneira: quanto maior a frequência menor será
o comprimento da onda e vice-versa, para assim o sinal (rádio gama) car mais
forte,
• ao a onda de água chegar/bater no anteparo, ela voltará, porém, com uma fre-
quência menor e o anteparo apenas sofrerá uma vibração, mas continuará no
mesmo lugar.
zA análise do relato dos estudantes revela o entendimento de uma relação de proporção
inversa entre a frequência e o comprimento de onda no espectro eletromagnético, mas não deixa
claro se houve entendimento de que, ao passar de um meio para outro, a frequência de cada onda
do espectro permaneceria constante, mas seu comprimento de onda não (o que se reete sobre
a questão da velocidade da luz em diferentes meios).
A observação do padrão de resposta de alguns estudantes sugere falta de distinção entre
o conceito de “onda” e o de “função de onda”. Além disso, a armação “o sinal (rádio gama)”
também revela fragilidade na descrição do espectro eletromagnético. Desse modo, as respostas
sugerem indícios de aprendizagem ativa e icônica, mas não simbólica acerca do conceito de fun-
ção de onda. Também, a armação de que após “bater no anteparo [...] (as ondas retornam) [...]
com frequência menor” revela fragilidade na compreensão do fenômeno de reexão de ondas.
Houve indícios de aprendizagem ativa, mas não icônica e nem simbólica.
Em resumo, a aula 2 abordou a função de onda e a blindagem eletromagnética. Uma
representação percentual de indícios de aprendizagem a respeito desses temas é apresentada na
gura 3b. A representação foi realizada com base na análise das respostas dos estudantes, con-
forme referencial teórico de Bruner, e indica que 40% dos estudantes demonstraram indícios de
aprendizagem ativa; 19%, indícios de aprendizagem icônica; e, apenas 8% revelaram indícios de
aprendizagem simbólica. Além disso, revela que 33% dos estudantes não seguiram os padrões
de respostas esperados. Com isso, não foi possível vericar indícios de aprendizagem.