Ensino de ondas eletromagnéticas : utilizando o inquiry-based learning no contexto do sensoriamento remoto

Abstract

Essa dissertação discorre sobre o estudo de ondas eletromagnéticos utilizando inquiry-based learning na investigação de problemas ambientais por sensoriamento remoto (SR) no Ensino de Física. O tema do SR vem sendo explorado com alunos do Ensino Médio em escolas de diversos países. Nesse contexto, o objetivo desta dissertação é oferecer um produto educacional para integrar conceitos físicos na prática tecnológica do sensoriamento remoto. O produto educacional é estruturado em duas partes. A primeira parte trata-se de uma sequência de atividades introdutórias e conceituais de óptica e eletromagnetismo, assim como fatos históricos e evolução tecnológica do sensoriamento remoto. Nessa sequência os alunos constroem um arcabouço conceitual efetivo. A segunda parte culmina em um projeto prático de identificação de alvos terrestres utilizando dois softwares: Google Earth, para ambientação no projeto de sensoriamento remoto, e o QGIS®, para manipulação de bandas espectrais relacionadas às imagens do satélite LANDSAT na investigação de alvos terrestres. Então, nessa investigação os alunos se apropriam de conceitos físicos relevantes como ondas eletromagnéticas, espectro eletromagnético, refletância, bandas espectrais e assinatura espectral. Assim, o projeto de investigação ambiental utiliza conceitos prévios de física e da metodologia de aprendizagem investigativa inquiry-based learning (IBL). A proposta parte da escolha de áreas, por opção livre, que permitam a investigação de problemas ambientais como desmatamento, eutrofização, canalização e algumas incógnitas como variação de cor em corpos d’água, caracterização de área rural e urbana. No fechamento do projeto, retoma-se a importância da utilização de conceitos físicos, verificando-se aprendizado significativo e a aplicação real e tecnológica desses conceitos. Esta dissertação oferta ao professor um produto educacional com materiais de apoio didático, exercícios comentados, roteiros passo a passo, glossário de termos específicos, sugestões e pontos para refletir a sua prática pedagógica. Conclui-se que ferramentas de ensino pela metodologia IBL (recolhendo dados, brainstorming, diagrama do processo investigativo, retorno à questão motriz) agregadas na abordagem centrada no aluno, foram de extrema importância no desenvolvimento de habilidades de identificação do problema a ser investigado, síntese e paráfrase e consequentemente na estruturação cognitiva durante o processo investigativo. Além disso, cumpre-se com o objetivo da prática pedagógica que permite a imersão dos alunos em uma temática tecnológica e ambiental contextualizada no Ensino de Física.

This dissertation discusses the investigation of environmental problems by remote sensing (RS) in Physics Teaching. The topic of RS has been explored with high school students in several countries. In this context, the objective of this dissertation is to offer an educational product to integrate physical concepts into the technological practice of remote sensing. The educational product is structured in two parts. The first part is a sequence of introductory and conceptual activities on optics and electromagnetism, as well as historical facts and technological evolution of remote sensing. In this sequence, students build an effective conceptual framework. The second part culminates in a practical project to identify terrestrial targets using two software programs: Google Earth, for setting up the remote sensing project, and QGIS®, for manipulating satellite images of the LANDSAT spectral bands in the investigation of terrestrial targets. In this investigation, students acquire relevant physical concepts such as electromagnetic waves, the electromagnetic spectrum, reflectance, spectral bands, and spectral signature. Thus, the environmental investigation project uses previous physics concepts and is guided by the teacher using techniques from the inquiry-based learning (IBL) methodology. The proposal is based on the free choice of areas that allow the investigation of environmental problems such as deforestation, eutrophication, channeling, and some unknowns such as color variation in bodies of water, characterization of rural and urban areas. At the end of the project, the importance of using physical concepts is revisited, verifying the meaningful learning and the real and technological application of these concepts. This dissertation offers the teacher an educational product with teaching support materials, commented exercises, step-by-step guides, a glossary of specific terms, suggestions, and points to reflect on their teaching practice. It is concluded that the IBL educational instruments (data collection, brainstorming, investigative process diagram, return to the driving question) combined with the student-centered approach were extremely important in developing skills for identifying the problem to be investigated, synthesis and paraphrasing, and consequently in cognitive structuring during the investigative process. In addition, it fulfills the objective of the pedagogical practice that allows students to immerse themselves in a technological and environmental theme contextualized in Physics Teaching.