Uso de um análogo mecânico de buracos negros associado a metodologia Peer Instruction no ensino de conceitos de relatividade geral

Abstract

Esta dissertação apresenta o desenvolvimento, a validação e a implementação de um produto educacional consistente em um análogo mecânico representativo de buracos negros, articulado à metodologia ativa Peer Instruction (PI), com o objetivo de investigar suas contribuições para o ensino de conceitos introdutórios da Relatividade Geral no Ensino Médio. A proposta fundamenta-se na compreensão da gravitação como curvatura do espaço-tempo e busca estabelecer relações conceituais entre a Física Clássica e a Física Moderna, de modo a favorecer a aprendizagem significativa de conteúdos abstratos e epistemologicamente desafiadores. A pesquisa caracteriza-se como um estudo aplicado, de natureza quali-quantitativa, desenvolvido com duas turmas da terceira série do Ensino Médio, totalizando 40 alunos. A intervenção pedagógica foi estruturada em uma sequência didática composta por seis aulas, nas quais o análogo mecânico foi utilizado como recurso mediador, associado à aplicação sistemática do Peer Instruction. A coleta de dados envolveu a aplicação de questionários pré e pós-intervenção em escala Likert, testes conceituais com questões objetivas e dissertativas, analisados por meio do ganho normalizado de Hake, além da utilização de diários de bordo padronizados para os estudantes preencherem ao longo das aulas. Os resultados indicam ganhos conceituais relevantes para parte significativa dos estudantes, bem como mudanças positivas nas percepções relacionadas ao interesse, à participação ativa e à compreensão dos conceitos abordados. A análise integrada dos instrumentos evidencia a convergência entre aprendizagem medida e aprendizagem percebida, além de destacar o papel das interações entre pares e do uso crítico de analogias no processo de construção conceitual. Conclui-se que a articulação entre análogos físicos e metodologias ativas constitui uma estratégia pedagógica promissora para a introdução de temas da Física Moderna no Ensino Médio, desde que acompanhada de mediação docente intencional e fundamentação teórica consistente. O estudo contribui para o campo do Ensino de Física ao oferecer um produto educacional, materializado em um Guia Didático, validado e ao ampliar as discussões sobre possibilidades didáticas para o ensino de Relatividade Geral em contextos escolares, apontando, ainda, perspectivas para investigações futuras.