Uso do aplicativo Google Maps como recurso tecnológico no lançamento de foguetes da Mobfog 2019

A Olimpíada Brasileira de Astronomia e Astronáutica (OBA) é uma competição científica organizada anualmente pela Sociedade Astronômica Brasileira (SAB) em parceria com a Agência Espacial Brasileira (AEB) e tem como objetivos principais a promoção do estudo da Astronomia entre alunos do Ensino Fundamental e do Ensino Médio; incentivar e colaborar com os professores a se atualizarem em relação aos conteúdos de Astronomia e despertar o interesse dos alunos por esses conteúdos. Além do mais, promove a participação dos estudantes no fazer ciência ao permitir que, com a Mostra Brasileira de Foguetes (Mobfog), introduzida em 2005, sejam confeccionados foguetes possibilitando a assimilação do aparato tecnológico presente na sociedade tanto por professores como por alunos, além de servir como instrumento norteador no ensino interdisciplinar, abrangendo, entre outros, conteúdos da Física, Química, Biologia e Matemática, trazendo assim importantes informações quanto ao avanço científico do País e destacando a interdisciplinaridade que deve acontecer entre as disciplinas do currículo, conforme orientam documentos oficiais (Rocha et al., 2003).

O formato de aula tradicional e o discurso do professor em sala de aula podem não ser suficientes para de aproximar as Ciências do cotidiano dos alunos de Ensino Fundamental e Médio (Maldaner; Piedade, 1995). As Diretrizes Curriculares Nacionais aconselham a prática de contextualizar os programas de Ciências com o cotidiano vivenciado pelos alunos, a fim de dar maior sentido e clareza à aprendizagem (Brasil, 1998), o que é corroborado pelo pensamento de Piaget (1977, p. 10): “o conhecimento realiza-se através de construções contínuas e renovadas a partir da interação com real”.

Nos últimos anos, as tecnologias digitais da informação e comunicação (TDIC) estão cada vez mais presentes nas escolas através dos smartphones (TDIC móveis). Diante disso, tentar articular o uso desses aparelhos e o ensino de conteúdos didáticos na escola pode contribuir no processo de construção de conhecimento e está de acordo com os princípios da aprendizagem colaborativa com suporte computacional (computer supported collaborative learning - CSCL) que é uma estratégia educativa em que duas ou mais pessoas constroem o conhecimento por meio de discussão, reflexão e avaliação em que se aplica o uso de recursos tecnológicos (Torres; Irala, 2014).

Dentre as tecnologias digitais de informação e comunicação estão as ferramentas computacionais de geoprocessamento, chamadas Sistema de Informação Geográfica (SIG), que permitem realizar estudos de fontes e locais com base em documentos cartográficos registrados em rede. Uma dessas ferramentas é o Google Maps, um aplicativo online gratuito que permite a pesquisa e visualização de mapas e imagens da Terra a partir de um satélite. Além de visualização de mapas, outras funcionalidades podem ser exploradas, como medição de distância entre pontos, traçar rotas, realizar comparação de paisagens e outras (Nascimento; Castro Filho, 2013).

Um dos grandes desafios para trabalhar no ensino de Ciências é aliar os conteúdos didáticos presentes nos currículos escolares às ferramentas tecnológicas. Nesse propósito, uma forma de conectar tais objetivos é fazer o uso de atividades experimentais (AE). Muitos professores reconhecem a importância da experimentação, mas são poucos os que fazem uso delas em suas aulas (Bernardino, 2002). Em uma perspectiva construtivista, não se espera de maneira alguma que, por meio da atividade experimental, o aluno descubra novos conhecimentos. A principal função das experiências é, com a ajuda do professor e a partir das hipóteses e conhecimentos anteriores, ampliar o conhecimento do aluno sobre fenômenos naturais e fazer com que ele as relacione à sua maneira de ver o mundo (Pavão; Freitas, 2008). Além das experimentações, a realização de oficinas na construção de artefatos também pode contribuir para tornar o ambiente mais agradável, desafiador, descontraído e aumentar a possibilidade de socialização entre os discentes e o corpo docente, tornando a informação científico-tecnológica necessária para obter uma educação transformadora, além de servir como desafio para os estudantes, para que eles possam entender melhor os conceitos estudados em sala de aula e aumentar o interesse, além de melhorar o rendimento escolar (Brasil, 1998, p. 21-22).

De acordo com Krasilchik (2000), o conhecimento e a forma como ele é aplicado aos problemas sociais contemporâneos têm correlação entre os conteúdos abordados em sala de aula e os experimentos realizados pelos alunos com auxílio de professores. Além dos problemas sociais já conhecidos, cabe ressaltar que as atividades experimentais também têm a capacidade de aproximar os alunos com alguns tipos de deficiência. De acordo com as políticas públicas de 2008 e as diretrizes de 2009, um dos objetivos é “assegurar a inclusão de alunos com deficiência” e com isso garantir a participação, aprendizagem e continuidade nos níveis mais elevados de ensino (Brasil, 2009).

Pacheco afirma que as experimentações com caráter investigativo facilitam a compreensão de determinados fenômenos descritos em livros didáticos e que são discutidos em sala de aula, além de proporcionar o confronto com diversas possibilidades de diferentes resultados, incentivando a elaboração de hipóteses e formulação de métodos (Pacheco, 1997).

Portanto, a utilização de tecnologias digitais é uma interessante metodologia alternativa, unindo o aprendizado e a obtenção de novas informações à boa recepção, por parte dos estudantes, de dispositivos como smartphones, notebooks e tablets, que são ferramentas que aos poucos vem conquistando seu espaço nas salas de aula para fins didáticos (Laurillard, 2012). Na grande maioria das instituições de ensino do Brasil, o uso de smartphones em sala de aula é expressamente proibido para fins não pedagógicos. É aberta a possibilidade aos professores de utilizar dispositivos móveis em seu processo didático em sala de aula, porém poucos professores tiram vantagem dessa oportunidade. Uma possível justificativa é a baixa quantidade de aplicativos para fins educacionais disponíveis nas lojas digitais ou, ainda, a insegurança, por parte dos docentes em como utilizar tais dispositivos para proporcionar aos estudantes uma forma dinâmica de aprendizagem (Duda; Silva, 2016). No contexto de lançamento de foguetes, o aplicativo Google Maps pode ser utilizado para fazer a medição do alcance de lançamento dos foguetes projetados pelos alunos e, através disso, despertar o questionamento de eventuais problemas e de necessidades a serem analisadas para melhorias no futuro.

O Colégio Estadual José Maria de Brito (CEJMB), situado no município de Itaguaí/RJ, desde o ano de 2018 está devidamente cadastrado no sistema da Olimpíada Brasileira de Astronomia (OBA), que tem por objetivo viabilizar a participação dos alunos nas atividades e modalidades e ter o reconhecimento pelas instituições envolvidas nacionalmente. Ao final da participação nas diversas etapas, os nomes dos alunos e professores são enviados à instituição responsável, que posteriormente envia os certificados e medalhas como forma de incentivo pelos níveis alcançados. Além de ser uma atividade extremamente prazerosa, permite maior interação entre os participantes e a consolidação de conceitos abordados nos conteúdos didáticos de Física, Matemática, Biologia e Química – porém de forma prática.

Uma atividade experimental foi relatada por Oliveira (2015) na construção de modelos de foguetes por parte de estudantes do Ensino Fundamental. As AEs foram precedidas por uma etapa de pesquisa, realizada também pelos estudantes, em que quatro tipos diferentes de propulsão se tornaram candidatos a ser utilizados nos modelos reais. Além da propulsão mecânica por meio de água pressurizada, os alunos sugeriram também três possibilidades de propulsão química: pela combustão do nitrato de potássio; pela junção de gelo seco com água; e, finalmente, pela reação entre vinagre (solução de ácido acético) e bicarbonato de sódio.

Segundo a Mobfog, para competir, os participantes devem obedecer aos seguintes critérios:

• Nível 1: destinado aos alunos do Ensino Fundamental (EF) do 1º ao 3º ano. O foguete é construído pelos alunos com dois canudos de refrigerantes (um grosso e outro fino) e voará por simples impulso;
• Nível 2: destinado aos alunos do EF do 4º e 5º ano, cujo foguete é construído pelos alunos a partir de um canudo de papel que voará por simples impulso;
• Nível 3: destinado aos alunos do EF entre 6º e 9º ano. O foguete deve ser construído pelos alunos com duas ou mais garrafas PET de qualquer volume. O foguete deve ser ajustado a uma base de lançamento presa no chão, também construída pelos alunos, e terá como combustível somente água e ar comprimido por uma bomba manual de encher pneus de bicicletas;
• Nível 4: destinado aos alunos regularmente matriculados em qualquer série do Ensino Médio ou Superior. O foguete construído pelos alunos deve ser confeccionado com duas ou mais garrafas PET de qualquer volume, que também deve ficar presa numa base fixa no chão. Nesse nível, o combustível utilizado deve ser somente a mistura (em qualquer proporção) de vinagre com concentração de 4% de ácido acético e bicarbonato de sódio (puro ou contido no fermento em pó).

O CEJMB é um colégio que atende ao Ensino Médio; portanto, se encontra no Nível 4; assim, procurou-se atender aos critérios estabelecidos pelo regulamento do evento, dinamizando, entre os professores envolvidos, os conteúdos didáticos respectivos às disciplinas.

A utilização de uma abordagem didática baseada na pressão interna de foguetes de garrafa PET propulsionados pela reação química entre o vinagre e o bicarbonato de sódio (Figura 1) foi o assunto do trabalho de Fonseca et al. (2018).

O fato de as reações químicas se constituírem em um conceito central da Química favorece a abordagem de outros conteúdos (Rosa; Schnetzler, 1998). A reação entre o ácido acético do vinagre e o bicarbonato, que libera gás carbônico e pode ajudar na propulsão, serve à abordagem de diversos assuntos, como o conceito de reagente limitante nos estudos sobre Estequiometria, com a representação da reação química abordada (Equação 1):

NaHCO_3(s) + H₃COOH_(aq) —› H₃COONa_(aq) + CO_2(g) + H₂O_(l)
Equação 1: A reação entre ácido acético do vinagre e bicarbonato

Da mesma forma, vale para diversos ramos da Biologia, tendo como essencial o respeito à vida e a reflexão sobre a possibilidade do desenvolvimento de seres vivos fora do planeta; discutir as condições ambientais necessárias ao desenvolvimento dos seres vivos tratados em Ecologia e as possíveis condições existentes em outros planetas. Além disso, o desenvolvimento de postura e valores relacionando atitudes humanas e o meio em que vive, assuntos abordados em Educação Ambiental (EA) ao trabalhar com reaproveitamento de materiais descartados, como garrafas PET.

De acordo com a Política Nacional de Educação Ambiental (Lei nº 9.795, de 27 de abril de 1999), no Art. 7º, as instituições educacionais públicas e privadas dos sistemas de ensino devem estar envolvidas na esfera de ação da EA; sendo esta articulada com as demais disciplinas do currículo escolar, torna-se um processo de conscientização e pode ser utilizada como argumento no projeto do foguete da Mobfog pela sua responsabilidade ambiental quando busca aproveitar os objetos aplicados na confecção do foguete.

Foguetes são, em resumo, projéteis; para dispará-los de forma que possam ter máximo rendimento em seus deslocamentos, requerem o conhecimento dos diversos temas presentes nesse fenômeno, como aerodinâmica, trajetória, velocidade e ângulo de lançamento; esses são exemplos de aplicações diretas do lançamento oblíquo de projéteis.

Silva (2009) analisou a utilização de minifoguetes como estratégia de promoção de aprendizagem significativa das leis dos movimentos de Newton; ensinar Física com foguetes de água foi objeto de estudo de Bexiga (2015); Cuzinatto et al. (2015) investigaram o ensino de Física por meio de foguetes artesanais.

A AE em questão pode ajudar os alunos a descrever matematicamente como fariam para calcular o alcance, o tempo de voo e a altura máxima atingida em um lançamento oblíquo, bem como calcular a velocidade de lançamento dos seus foguetes, sabendo apenas o alcance obtido e o ângulo do seu lançamento. Os conceitos matemáticos poderiam ser atribuídos também aos materiais que são utilizados na confecção das bases de lançamento e dos próprios foguetes, como noções de ângulos e formas geométricas (Figura 2).

O uso de aplicativos de celular tem sido cada vez mais frequente nas escolas e salas de aula como recurso didático interessante para romper com as aulas tradicionais. Utilizar as novas tecnologias de forma integrada aos conteúdos curriculares é uma maneira de se aproximar da geração que hoje ocupa os bancos escolares neste mundo cada vez mais globalizado. Mesmo que o uso inadequado possa prejudicar o rendimento dos alunos, essas tecnologias e equipamentos, quando utilizados com objetivos específicos e bem definidos, são capazes de promover a interação entre os alunos e toda a turma e auxiliar também no processo de ensino-aprendizagem (Lira, 2016). Foi usado neste trabalho o aplicativo Google Maps para medir as distâncias de alcance dos foguetes.

É válido salientar que a Mobfog é um evento aberto à participação de escolas públicas ou privadas, urbanas ou rurais, sem haver exigência de número mínimo ou máximo de alunos, que devem preferencialmente participar de forma voluntária. A mostra ocorre integralmente dentro da própria escola, tem uma única fase e é realizada no decorrer de um só ano letivo. Assim, os certificados e as medalhas são recebidos pela escola no mesmo ano de realização da mostra.

Para realização do projeto, foram utilizados os vídeos de instruções da construção da base de lançamento e do próprio foguete, preparados pelo professor Dr. João Batista Garcia Canale, da UERJ.

Justificativa

O projeto surgiu como desafio dos professores para levar a escola a participar pela primeira vez da Mobfog e pela segunda vez da OBA (13ª Mobfog e 22ª OBA). O projeto teve como objetivo trabalhar experimentação nas áreas de Física, Química, Matemática e Biologia, por meio de atividades lúdicas e motivadoras.

A compreensão acerca dos conteúdos e o desenvolvimento estudantil são preocupações dos docentes, principalmente das escolas públicas. É notório o baixo rendimento de muitos alunos do Ensino Médio com os conteúdos de áreas como Física, Matemática, Química e Biologia. Para tentar reduzir essas dificuldades e tornar mais atrativo o ensino de conteúdos considerados difíceis, alguns professores do Colégio Estadual José Maria de Brito desenvolveram um projeto a fim de permitir a participação ativa dos alunos desde a confecção ao lançamento dos foguetes. Com isso, ao trabalhar as disciplinas de Ciências e Matemática na escola, professores e alunos podem caminhar juntos para produzir um trabalho coeso, observando a organização de uma sequência lógica gradativa dos conteúdos e buscando sempre uma aplicação prática dos conceitos teóricos já estudados, favorecendo ao professor em sua ação uma postura reflexiva e investigativa, contribuindo para a construção da autonomia de pensamento e de ação dos envolvidos no processo.

Objetivo geral

Orientar os alunos na construção da base de lançamento e foguetes a partir de materiais de fácil aquisição, correlacionando os conteúdos das aulas de Física, Química, Matemática e Biologia com situações cotidianas, além de supervisioná-los no dia do lançamento.

Objetivos específicos

• Realizar uma oficina para construção da base e dos foguetes com garrafa de polietileno tereftalato (PET);
• Testar as leis da Física (Leis de Newton);
• Observar o fenômeno de reações químicas;
• Aplicação prática de Geometria;
• Conscientização para o uso de materiais (sucatas), discutir sobre resíduos sólidos e de baixo custo;
• Uso do celular como ferramenta tecnológica – aplicativo Google Maps para medir as distâncias percorridas pelos foguetes.

Materiais para confecção da base de lançamento

• 2 canos de PVC marrom (20mm) de 20cm;
• 1 cano de PVC marrom (20mm) de 25 cm;
• 2 canos de PVC marrom (20mm) de 10cm;
• 1 peça (T) para cano de 20mm;
• Abraçadeiras de náilon;
• barbante;
• cola para PVC.

Materiais para o foguete

• Duas garrafas PET de 2 litros;
• Fita adesiva;
• Tesoura;
• Estilete;
• Régua e fita métrica;
• Pastas escolares usadas para fazer as aletas.

Materiais para combustível

• Ácido acético de 4% (vinagre);
• bicarbonato de sódio;
• óculos de proteção;
• capa de chuva.

Área de lançamento

A área da Expo está próxima ao centro da cidade de Itaguaí, a 1,62km do Colégio Estadual José Maria de Brito, nas coordenadas 22º52’41.2”S, 43º46’35.7”W. A Estrada do Trapiche foi escolhida para ser utilizada como local de lançamento dos foguetes durante a semana determinada pela organização do evento (OBA e Mobfog) por não apresentar riscos de acidentes durante o lançamento dos projéteis, além de ser uma estrada reta, o que favorece o lançamento dos projéteis (Figuras 3 e 4). A Prefeitura Municipal de Itaguaí cedeu a utilização do espaço à direção escolar e aos professores organizadores do evento em documento oficial para realização do evento.

Procedimento

Uma semana antes do lançamento dos foguetes, foi feita a divulgação do projeto aos alunos e aos que se mostraram interessados em participar, então foi proposta uma inscrição para realização de oficina de construção da base de lançamento e dos foguetes no auditório da própria escola (Figura 5), utilizando datashow para todos assistirem ao vídeo oficial da OBA e da Mobfog e outros vídeos de escolas que competiram em anos anteriores.

Cerca de vinte alunos tomaram parte efetivamente de todas as etapas. Dentre eles, podemos destacar dois com necessidades especiais (surdez e paralisia infantil), que tiveram grande interesse em participar, motivando ainda mais a colaboração dos colegas e professores. Para isso, o apoio de uma intérprete de Libras foi fundamental para auxiliar na hora de elaborar os recursos pedagógicos.

Os alunos trouxeram os materiais solicitados previamente para montagem da base e dos foguetes. Para isso, foram organizados em grupos, pois a participação se dá em pequenos grupos de até três alunos supervisionados pelos professores.

No dia do lançamento, professores e alunos envolvidos encontraram-se na escola com todos os materiais que seriam utilizados e se dirigiram a pé até a Estrada do Trapiche. Ficou determinado que apenas duas bases de lançamento fossem utilizadas, a fim de dinamizar o tempo.

Primeiramente foi feita a demonstração de como proceder para evitar qualquer tipo de acidente pelos professores (Figura 1). Após essa etapa, os próprios alunos organizaram a ordem de lançamento e os que ficariam responsáveis por abastecer o combustível e bombear o foguete (Figura 6).

Para verificação do local exato da queda e medição da distância percorrida, um aluno de cada grupo, acompanhado por um professor, fez uso do aplicativo Google Maps, colocando o comando de iniciar a rota do local onde a base estava fixada até o local de queda do foguete. Todos os alcances foram registrados pelo aplicativo para posteriormente classificar as equipes com melhores resultados do evento (Figura 7).

Resultados e discussão

A experiência da participação na Mobfog foi descrita pelos alunos como muito marcante e incrível, apesar de não terem obtido resultado mínimo para obtenção de medalha do evento nacional. Eles disseram ter gostado da atividade, identificaram e reconheceram os erros cometidos e já se planejaram para correções e novas metodologias para o ano seguinte. Durante todas as etapas da AE, os alunos se mostraram muito interessados e participativos, sem conversas paralelas, mas, sim, com muitas perguntas sobre o tema e, principalmente, sobre o experimento. Os professores se mostraram entusiasmados com os resultados obtidos e motivados a continuar a fazer uso de experimentações para demonstrações dos fenômenos físico-químicos e aplicação dos conhecimentos de Biologia, Química, Física e Matemática (Figura 8).

A distância máxima de alcance medida foi de 80 metros (Figura 7A). Com isso, infelizmente a escola não passou para a próxima fase da Mobfog, que seria em nível regional no município de Piraí; o alcance mínimo para passar para essa fase era de 100 metros.

Percebeu-se que o uso do recurso tecnológico (o aplicativo Google Maps) facilitou a medição e trouxe mais interação e curiosidade ao grupo de alunos. Sua utilização foi de simples manuseio e viabilizou a curiosidade das diversas funcionalidades educativas que estavam ao alcance dos alunos.

Por motivos financeiros, ficou decidido que não haveria envio de malote com os dados do evento realizado pela escola. Entretanto, para reconhecer o desenvolvimento e a participação dos alunos, foi realizada uma premiação interna pela professora representante da OBA, professores auxiliares, direção e coordenação da escola, em solenidade para a qual foram confeccionados certificados de participação, com entrega de medalhas e brindes para os alunos participantes (Figura 9).

Conclusão

A aplicação de uma atividade experimental é um instrumento de grande importância em disciplinas de Ciências e Matemática, pois permite abordar temas variados. A construção da aprendizagem colaborativa com suporte computacional (CSCL) utilizando o Google Maps mostrou-se bastante satisfatória nesse projeto desenvolvido com alunos do Ensino Médio de uma escola pública. Além da tecnologia envolvida, o uso de materiais descartados para confecção dos foguetes viabilizou a conscientização com o meio ambiente, economia de recursos e cidadania.

O evento favoreceu a acessibilidade, a aplicabilidade e a compreensão dos nossos alunos para o conteúdo proposto e em outros ambientes da escola. Eles ampliaram seus conhecimentos de Física, Química, Matemática e Biologia, além de manipular o aplicativo Google Maps para mensuração do deslocamento do foguete do ponto de partida ao ponto de aterrissagem, colaborando na inclusão do nosso aluno tanto no ambiente escolar quanto no uso de tecnologias que fazem parte do nosso cotidiano.

Portanto, pode-se concluir que a utilização de experimentos na interdisciplinaridade é uma metodologia que pode trazer dinamismo e melhorias no aprendizado de conteúdos acadêmicos e no cotidiano do aluno, mesmo quando a escola não apresenta um ambiente adequado para a realização deste tipo de atividade – como laboratórios, por exemplo.

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Agradecimentos

À equipe de profissionais do CEJMB, às diretoras Zélia Maria Correa e Jussara Castilho, aos professores João Vilagelim, João Marcelo e Daniele Ferro pelo apoio e pela ajuda na confecção dos foguetes e na logística para conduzir os alunos ao local do lançamento. À intérprete de Libras Girlene e à dedicação do funcionário Wanderley pela ajuda na confecção da base dos foguetes.