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Aplicação de tecnologias digitais no ensino de física
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-02-03) Alves, Cláudio Miranda; Santana Júnior, Orivaldo Vieira de; Lisboa, Ronai Machado; http://lattes.cnpq.br/2221005703477932; https://orcid.org/0000-0003-4918-3162; http://lattes.cnpq.br/5050555219716698; http://lattes.cnpq.br/3602972728532374; Sesion Júnior, Paulo Dantas; Alves, Tiberio Magno de Lima
As tecnologias e mídias digitais conectam os seres humanos e constituem uma nova forma de pensar-interagir-criar-inovar-com-tecnologias, conforme entende o autor Borba (2023). Esta forma integrada de pensamento composta pelo homem e suas tecnologias digitais expande as capacidades do pensamento de cada indivíduo, bem como sua interação no coletivo social para solucionar problemas, criar e inovar com as tecnologias. O ambiente de ensino (escola) e os profissionais da educação, neste contexto, devem assumir a sua função de preparar e ensinar os seus alunos para que se apropriem das tecnologias digitais como um processo de aprendizagem. No tocante ao ensino de Física, este trabalho propõe uma abordagem sob a perspectiva do construcionismo de Seymour Aubrey Papert para direcionar o entendimento acerca do uso de tecnologias digitais no ensino de Física. De forma qualitativa, este estudo utiliza-se da plataforma digital de ensino Physics Education Technology (PhET) como ferramenta pedagógica para tratar sobre o tema da Física experimental: Espalhamento de Rutherford. O estudo com esta ferramenta digital objetiva compreender, sob o ponto de vista construcionista, quais são as dificuldades pedagógicas envolvendo o uso de tecnologias digitais no ensino de Física. Por fim, este trabalho utiliza-se dos conhecimentos adquiridos neste estudo para criar um produto educacional que consiste em uma sequência didática intitulada por Espalhamento de Rutherford: experimento simulado - PhET.
Confecção e aplicação de uma placa foto-eletrônica como ferramenta para mediar projetos pedagógicos sobre o efeito fotoelétrico no século XXI
(2018-09-24) Silva, Denny Davidson de Almeida; Oliveira, Paulo Henrique Sousa de; ; ; Sesion Júnior, Paulo Dantas; ; Alves, Tibério Magno de Lima;
Nas últimas décadas a nossa sociedade obteve uma mudança significativa em relação aos avanços científicos e tecnológicos. No entanto, boa parte dos nossos alunos se beneficia desses avanços tecnológicos de forma inconsciente e não relacionam estes aos saberes adquiridos na escola. Acionar automaticamente um motor ou um sistema de iluminação e transformar a energia solar em eletricidade são exemplos de processos tecnológicos que estão no cotidiano dos nossos alunos de forma trivial. Entretanto, a escola do século XXI não deve se omitir aos novos desafios propostos por essa nova configuração de mundo, assim, o professor tem obrigação de desenvolver hábitos e atitudes visando uma aproximação entre a escola e o desenvolvimento social e tecnológico em que o aluno está inserido. Portanto, o produto educacional confeccionado e aplicado nesse trabalho tem como objetivo auxiliar o professor na construção de projetos e planos de aula interativos que conduzam o aluno a conceitos de Mecânica Quântica, mostrando a relação entre matéria e energia presente em alguns componentes eletrônicos, como também, suas aplicações no nosso cotidiano. A aplicação do produto foi realizada em uma turma do primeiro ano do ensino médio por meio de quatro aulas de 50 minutos, mediada por duas sequências didáticas apoiadas nos três momentos pedagógicos desenvolvidos por Demétrio Delizoicov, evidenciando a parte histórica e tecnológica sobre o efeito fotoelétrico, a teoria das bandas de energia e os semicondutores. Assim, os estudantes usaram a placa eletrônica confeccionada neste trabalho para mediar a relação conteúdo-cotidiano sobre a interação da radiação com a matéria, automatizando um carrinho de fricção e um sistema de iluminação com LED para que eles fossem acionados na presença ou na ausência de luz e transformando energia solar em energia elétrica para acionar um cronômetro digital.
Confinamento de fónons ópticos em estruturas piezoelétricas periódicas e quasiperiódicas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2005-11-12) Sesion Júnior, Paulo Dantas; Albuquerque, Eudenilson Lins de; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783172H5; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4705506E0; Vasconcelos, Manoel Silva de; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4728584D2; Costa, José Alzamir Pereira da; ; http://lattes.cnpq.br/5592146590288686; Bezerra, Claudionor Gomes; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4780822H8
Neste trabalho estudamos o espectro de fónons ópticos em estruturas periódicas e quasiperiódicas (tipo Fibonacci) compostas pelos nitretos da família dos semicondutores III-V (GaN and AlN) intercalados por um material dielétrico (sílica-SiO2). Devido ao desalinhamento entre as camadas da sílica e do GaN, AlN, que pode levar a deslocamentos atômicos com densidade eletrônica tão alta quanto 1010 cm−1, e uma diferença de parâmetro de rede (_ 14%), a dinâmica dos fónons será descrita por meio de um modelo teórico em que as equações eletromagnéticas e elásticas estão acopladas através do tensor piezoelétrico, ressaltando o campo de polarização piezoelétrica presente. Usamos também um tratamento de matriz transferência para simplificar a álgebra do problema, que seria, caso contrário, bastante complicada, permitindo uma expressão analítica elegante para a curva de dispersão dos fónons. Além disso, uma análise quantitativa da localização e magnitude das larguras de bandas de energia permitida no espectro dos fónos ópticos, assim como a sua lei de escala são apresentados e discutidos
Dominó didático de física: uma estratégia para o estudo de conceitos de física no ensino médio
(2018-07-12) Paiva, Allan Kardec de; Sesion Júnior, Paulo Dantas; ; ; Jácome, Samyr Silva Bezerra; ; Barbosa, Geovani Ferreira;
O presente trabalho trata do uso de jogos no Ensino de Física, cujo produto é o Dominó Didático de Física. Nossa expectativa era desenvolver um produto educacional que favorecesse o aprendizado dos conceitos das grandezas e princípios no Ensino de Física. O Ensino Médio, atualmente, passa por reformas que são preconizadas pelo Sistema educacional brasileiro. A escola de tempo integral, o incentivo as diferentes metodologias, a alteração do currículo escolar é hoje um fato que alunos e professores precisam lidar. As metodologias ativas e participativas precisam ser de domínio das equipes pedagógicas e fazer parte do planejamento do professor, para que as aulas sejam mais dinâmicas e haja maior envolvimento dos alunos. O Jogo Dominó Didático de Física, pode ser estendido a todos os conteúdos e temas do Ensino Médio, mas por conveniência da escola e do momento da sequência dos conteúdos ministrados, foi contemplado o tema Hidrostática. O jogo desenvolveu sete conceitos: Densidade, Pressão, Empuxo, Tensão Superficial, Lei de Stevin, Princípio de Pascal e Princípio de Arquimedes. Realizamos um questionário inicial com os alunos, que nos indicou alguns conhecimentos prévios sobre a temática e a percepção dos alunos sobre o ensino de Física, mostrando que apesar de deter noção de alguns conceitos, a maioria dos alunos consideram os conteúdos de Física importantes, mas muito complexos e de difícil aprendizagem. Após a concepção, modelagem e aplicação do jogo com os alunos, constatamos que os objetivos foram atingidos, superando as nossas expectativas quanto à capacidade de mobilizar saberes anteriores, desenvolver o trabalho colaborativo e em equipe, além de fomentar a pesquisa espontânea dos alunos, sobre o tema. Em nossa conclusão, afirmamos que o Jogo Dominó Didático de Física é, portanto, um material de apoio ao planejamento docente, que tem um caráter lúdico e de fácil manuseio, com regras simples, mas que leva o aluno à memorização de conceitos, ressignificação do entendimento a partir da verbalização dos próprios conceitos e respostas das questões reais que relacionam teoria e prática, favorecendo uma aprendizagem significativa, apropriada inclusive para alfabetização científica. O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Código de Financiamento 001.
Filtros acústicos em cristais fonônicos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2009-04-03) Sesion Júnior, Paulo Dantas; Albuquerque, Eudenilson Lins de; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783172H5; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4705506E0; Fulco, Umberto Laino; ; http://lattes.cnpq.br/9579151361576173; Freire, Valder Nogueira; ; http://lattes.cnpq.br/8647922327100953; Anselmo, Dory Hélio Aires de Lima; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4790590Y7; Mendes Filho, Josué; ; http://lattes.cnpq.br/1526059419518620
Neste trabalho, estudamos a propagação de fônons acústicos no interior das superredes periódicas e quasiperiódicas do tipo Fibonacci. Estas estruturas são constituídas por cristais fonônicos cuja periodicidade permite o surgimento de regiões conhecidas co-mo stop bands , as quais impedem a propagação do fônon acústico na estrutura para determinados valores de frequências. Este fenômeno possibilita a construção de ﬁltros acústicos de grande potencial tecnológico. O nosso modelo teórico baseia-se no método da matriz transferência, que descreve as propriedades de propagação dos modos normais e longitudinais no interior de uma célula unitária, relacionando-os com as propriedades da célula precedente na estrutura de multicamadas. A matriz transferência é construída levando-se em conta as condições de contorno elásticas e eletromagnéticas nas interfaces da super-rede, e corresponde às soluções das equações diferenciais acopladas (elásticas e eletromagnéticas) que descrevem cada modelo em estudo. Investigamos as propriedades piezoelétricas dos nitretos GaN e AlN, de grande importância na indústria dos dispositivos semicondutores. O cálculo das propriedades que caracterizam o sistema piezoelétrico, depende fortemente das simetrias cúbicas (zinc-bend) e hexagonal (wurtzite), descritas pela forma dos tensores elásticos e piezoelétricos. Uma abordagem dos sistemas líquidos Hg (mercúrio), Ga (gálio) e Ar (argônio) nas condições estáticas é feita, usando-se a teoria clássica da elasticidade, juntamente com a equação de Euler da mecânica dos ﬂuidos no interior das interfaces sólido/líquido e líquido/líquido. Vários resultados são obtidos e discutidos, com ênfase novamente nos ﬁltros acústicos obtidos a partir destas estruturas
Minitubos de crookes plásticos para aprendizagem de eletromagnetismo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-10-10) Silva, Carlos André Cavalcante da; Feitosa, Carlos Chesman de Araújo; http://lattes.cnpq.br/1150673024968512; Sesion Júnior, Paulo Dantas; Alves, Tiberio Magno de Lima
Neste trabalho, apresentaremos um experimento portátil cujo intuito é abordar os conceitos de raios catódicos com alunos do Ensino Básico, além de investigar indícios de aprendizagem significativa provenientes do referido objeto. O objetivo é que os alunos sejam envolvidos em práticas que espelhem, dentro do possível, os processos e procedimentos experimentais realizados por Sir William Crookes nas investigações relacionadas aos Raios Catódicos em tubos de vidro “evacuado”, aqui será mostrado como confeccionar e investigar as descargas elétricas em tubos de plásticos, inovando na forma de construir os tubos de Crookes. Essas práticas experimentais serão fundamentadas na teoria de aprendizagem significativa de Ausubel. O processo também terá como objetivo melhorar o bem-estar dos alunos na aula de Física, motivá-los, criar nos estudantes senso de pertencimento, fazendo com que eles se sintam parte real do processo de aprendizado e não meros espectadores. Ou seja, tenham protagonismo. Também pretendemos, usando História da Ciência, demonstrar que uma teoria não é construída por pura indução dos experimentos. Quais eram os desafios técnicos de Sir William Crookes? Quais dúvidas lhe afligiam? Para evidenciar a metodologia e facilitar o uso dos experimentos portáteis, apresentaremos uma proposta de sequência didática a ser aplicada em uma turma da segunda série do Ensino Médio.
Robô-car: uma abordagem da robótica educacional aplicada ao ensino de física
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-07-30) Moura, Natana Rodrigues de; Jácome, Samyr Silva Bezerra; Santana Júnior, Orivaldo Vieira de; ; ; ; Sesion Júnior, Paulo Dantas; ; Maia Júnior, Francisco Franciné;
Esse trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de um produto educacional que seja utilizado como ferramenta de ensino nas aulas de física, sendo sugerida uma abordagem metodológica no ensino de cinemática, mais precisamente sobre conceitos relacionados a movimento uniforme, aos alunos do ensino médio a partir da utilização da Robótica Educacional de baixo custo. Propõe-se um manual didático de desenvolvimento do protótipo, intitulado Robô-Car, comandado por programação a partir de uma plataforma Arduino, como também uma metodologia, em sequência didática, que consiste de uma parte prática utilizando o robô aplicado ao estudo de movimento, onde os alunos participarão ativamente, e uma teórica com a posterior análise dos dados coletados. Nesse primeiro momento objetivamos trabalhar de forma lúdica, interativa e intuitiva os conceitos de movimento, utilizando a Robótica Educacional como ferramenta no processo de ensinoaprendizagem, considerando as taxas de variação, sua aplicação ao estudo do movimento e o erro na medição de grandezas. Na parte teórica, os ideias abordadas no experimento serão debatidas a partir da organização e análise dos dados coletados, sendo o professor responsável pela orientação, com intervenções, cada vez mais ativas até que a teoria seja desvendada. Nesse processo, o aluno construirá uma sequência lógica de raciocínio permitindo, baseado no seu conhecimento de mundo, a compreensão da teoria proposta. Constatou-se que o uso da Robótica Educacional, em aulas, é um recurso metodológico extraordinário, pois além de uso ilimitado, também é extremamente atrativo. Tal característica é fundamental, pois empolga os alunos ocasionando maior estímulo tanto para se concentrar como debater as atividades propostas em sala.
Sala de aula invertida na cinemática do movimento circular uniforme com aplicação de experimento
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-03-24) Prazeres, Handerson José dos; Sesion Júnior, Paulo Dantas; ; http://lattes.cnpq.br/4503674965225428; ; Lima, Alexsandro Pereira; ; http://lattes.cnpq.br/2452557056611320; Souza, Thatyara Freire de; ; http://lattes.cnpq.br/8483112335128610
A sala de aula invertida (flipped classroom) baseia-se na recolocação do professor fora do ambiente escolar, tornando os estudantes mais ativos no processo de ensinoaprendizagem. Nessa metodologia, os alunos desenvolvem funções psicológicas superiores, como a linguagem, a formação dos conceitos, a atenção voluntária, a percepção, a partir do que seria uma Zona de Desenvolvimento Potencial (ZDP), destacada pela Teoria de aprendizagem de Vygotsky. A proposta deste trabalho é uma sequência didática sobre Movimento Circular Uniforme, a luz da metodologia flipped classroom. Nessa forma de organização, o professor terá uma melhor otimização do tempo em sala de aula, maior engajamento dos discentes e uma melhor interação aluno-aluno e professor-aluno. A prática experimental também é explorada, com recursos educacionais simples, de fácil aplicação e acessíveis, como: um smartphone e uma bicicleta. Na aplicação do experimento, é possível explorar os conceitos intrínsecos do movimento angular, tais como: velocidade angular, velocidade linear, a relação de dependência radial, assim como outras análises gráficas do MCU, de uma forma lúdica, proporcionando o desenvolvimento de conteúdos conceitos, atitudes e procedimentais nos discentes.
Sala de aula invertida: uma proposta de sequência didática no ensino de ondulatória
(2019-06-26) Medeiros, Leandro Arrilton de; Sesion Júnior, Paulo Dantas; ; ; Oliveira, Paulo Henrique Sousa de; ; Souza, Thatyara Freire de;
Ensinar Física tem sido uma tarefa árdua e pensando nessa dificuldade o presente trabalho busca expor o desenvolvimento de metodologias alternativas para resolver este problema. Trata-se de uma pesquisa aplicada no Ensino de Ondas onde foi aplicada a metodologia da sala de aula invertida, que objetiva trabalhar o ensino na perspectiva colaborativa, tornando assim, o aprendizado mais significativo. A elaboração desse projeto teve como base a teoria de Vigotsky com os níveis de desenvolvimento no processo de ensino e aprendizagem e o método PeerInstructioncom, base na teoria de Eric Mazur. O projeto foi implantado em duas turmas da 2ª Série do Ensino Médio. Na turma A, foi aplicada a metodologia de sala de aula invertida utilizando algumas ferramentas tecnológicas tais como: Videoaulas no Youtube, aplicativo do Plickers, o Google forms e o Google classroom – as mesmas foram utilizadas como forma de subsídio para três sequências didáticas utilizadas no ensino de Ondas. Já na turma B, foi aplicada a metodologia tradicional. Esse processo distinto entre as duas turmas teve como objetivo investigar a eficiência da metodologia da sala de aula invertida. Após as aulas, foi observado através do feedback dos alunos e avaliação escrita que a turma A obteve maior desempenho em relação a turma B. O projeto foi válido uma vez que pôde contribuir com uma nova visão do ensino de Ondas.
Uma sequência didática para o estudo de colisões com a utilização de simulador e game
(2019-02-22) Fonseca Filho, Pedro Rodrigues da; Lima, Neemias Alves de; ; ; Coelho, Marcelo Nunes; ; Sesion Júnior, Paulo Dantas;
Este trabalho destaca a influência do simulador computacional PhET e do game Kahoot no processo de ensino-aprendizagem. Os objetivos foram analisar a eficiência do simulador e do game em sala de aula e produzir uma sequência didática — produto educacional — para o conteúdo de conservação de quantidade de movimento e colisões em uma dimensão, parte do ramo da Mecânica na disciplina de Física. O produto educacional foi aplicado a uma turma de trinta e seis alunos da 2ª série do ensino médio de uma escola privada de Natal, Rio Grande do Norte. Foram feitas duas avaliações, uma antes da aplicação do simulador e sem o uso do game, e outra depois da aplicação do simulador e com o uso do game. A porcentagem de acertos na primeira e na segunda avaliação foi 50,0% e 85,7%, respectivamente, com um ganho de Hake igual a 0,71. Este alto ganho mostra que o uso do simulador PhET e do game Kahoot em uma sequência didática pode ter uma influência positiva significativa na aprendizagem de conteúdos de Física.
Sequência didática significativa para o ensino de eletromagnetismo: uma proposta utilizando a Sala de Aula Invertida e Inteligência Artificial
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-02-21) Rosa, Nathália Caroline dos Santos; Sesion Júnior, Paulo Dantas; http://lattes.cnpq.br/4503674965225428; http://lattes.cnpq.br/0675809445116646; Costa, Jefferson Soares da; Souza, Thatyara Freire de
A tecnologia está presente no cotidiano das pessoas desde a infância, tornando-se um elemento essencial na vida moderna. No entanto, sua inserção no ambiente escolar ainda enfrenta certa resistência por parte de alguns educadores. Este trabalho propõe uma sequência didática baseada na metodologia da Sala de Aula Invertida, utilizando a Inteligência Artificial como ferramenta de ensino-aprendizagem. O objetivo é auxiliar os professores de Física na adoção de novas tecnologias, despertar o interesse dos estudantes pela disciplina e promover uma aprendizagem mais eficaz. A sequência didática foi aplicada ao ensino de eletromagnetismo e fundamenta-se na Teoria da Aprendizagem Significativa de David Ausubel, que destaca a importância da ancoragem de novos conhecimentos em estruturas cognitivas prévias. Nesse contexto, os alunos acessaram previamente o conteúdo em casa por meio da plataforma do ChatGPT, formulando perguntas e compartilhando as respostas na sala de aula. O professor, mediador do processo, orientando a análise crítica das informações e promovendo atividades como exercícios, práticas de laboratório, discussões em grupo e construção de mapas conceituais, favorecendo os processos de diferenciação progressiva e reconciliação integradora. A pesquisa foi conduzida em uma turma da terceira série do ensino médio de uma escola estadual da Paraíba, enquanto outras quatro turmas, que seguiram a metodologia tradicional, serviram como grupo de comparação. Para avaliar a eficácia da proposta, foram aplicadas avaliações diagnósticas em três momentos distintos: logo após a abordagem do conteúdo, dois meses depois e um ano após a primeira aplicação. A turma que utilizou o produto educacional manteve uma média superior a seis pontos em todas as avaliações, demonstrando retenção e consolidação do conhecimento. Além disso obteve um desempenho médio bimestral também superior a seis pontos, enquanto as demais turmas, que seguiram o ensino tradicional, obtiveram médias significativamente menores. Os resultados evidenciam que a tecnologia, quando utilizada de forma planejada e mediada pelo professor, pode potencializar a aprendizagem significativa, tornando o ensino mais dinâmico, contextualizado e eficaz. O produto educacional desenvolvido neste estudo demonstra potencial para apoiar professores na implementação de metodologias inovadoras, contribuindo para um ensino de Física mais atrativo e eficiente.
Sismicidade: uma forma alternativa de conhecer conceitos físicos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-06-18) Nascimento, Hadson José Farias do; Barboza, Carlos Antônio; http://lattes.cnpq.br/6129886378495626; http://lattes.cnpq.br/2471109216695418; Sesion Júnior, Paulo Dantas; http://lattes.cnpq.br/4503674965225428; Silva, João Maria da
Este estudo tem como objetivo principal proporcionar mais uma abordagem do ensino de ciências no ensino médio e fundamental, visando promover uma visão mais precisa e inclusiva da disciplina. A proposta do trabalho se alicerça na identificação de uma visão distorcida da ciência, dos cientistas e dos professores de ciências por parte dos alunos, o que, em muitos casos desencoraja-os em seguir carreiras científicas e limita sua compreensão do processo científico. Bem como apresenta um papel na estrutura social da comunidade no que se refere ao aumento do número de alunos que ingressam em instituições públicas de ensino superior no Brasil, visando contribuir para o desenvolvimento da sociedade e economia do país. No aspecto tecnológico a proposta desta proposta de trabalho foca na aplicação prática de conceitos de sismologia, culminando na construção de um sismógrafo, instrumento utilizado para medir atividades sísmicas na crosta terrestre. A ferramenta primordial para o melhor aproveitamento desse processo é a utilização da metodologia da aprendizagem significativa de Ausubel, nesse aspecto dessa abordagem, a proposta é adotar uma sequência didática que organiza a apresentação e utilização dos conceitos de sismologia, com foco na construção do sismógrafo e na compreensão dos princípios de mecânica e ondas. Os resultados são representados e analisados por meio da avaliação do impacto das mudanças na percepção dos alunos sobre a ciência e seu interesse em seguir carreiras científicas. As aprendizagens auferidas incluem uma visão mais precisa e inclusiva da ciência, o desenvolvimento de habilidades de resolução de problemas e a compreensão da importância da colaboração na pesquisa científica, contribuindo assim para a produção de novos conhecimentos no campo da educação científica. Os resultados esperados incluem um aumento no interesse dos alunos por carreiras científicas, uma compreensão mais profunda do processo científico e uma participação mais ativa na aprendizagem, já que os aspectos significativos terão sido assimilados e ancorados. Este trabalho visa não apenas melhorar a forma como a ciência é ensinada, mas também inspirar os alunos a se envolverem ativamente no processo científico, promovendo uma cultura de curiosidade, criatividade e colaboração no ensino de ciências.

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