auxiliodidatico1

ENSINO DE FÍSICA: presente e futuro

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CO-1-076

Material didático para uso do professor do ensino fundamental

Xavier, José Carlos1 [[email protected]]

Universidade do Estado do Rio de Janeiro/Colégio Cruzeiro

Resumo

A vivência mostra que os alunos chegam ao Ensino Médio com medo e muitas vezes traumatizadoscom o ensino da Física, tendo esta disciplina como algo impossível de se aprender e sem nenhuma noçãode que a Física é uma ciência experimental e de grande aplicação no dia-a-dia. Com o objetivo deminimizar esta problemática, produzimos um material didático que compreende em um conjunto deexperimentos simples, tais como: 1) Torre de Pizza; 2) Ludião; 3) A Prensa Hidráulica; 4) ReflexãoTotal da Luz em um semicírculo de Acrílico; 5) O Bastão Atraindo Pequenos Pedaços de Papel; 6) OBastão Atraindo um Filete de Água; 7) Ressonância entre Pêndulos Simples; 8) O Duplo Cone; 9) OCopo de Plástico que não Pega Fogo; 10) Variação da Pressão com a Velocidade e 11) O Disco deNewton, que mostram alguns fenômenos físicos acontecendo, gerando a curiosidade dos alunos pelaFísica. Os experimentos são confeccionados com materiais de fácil aquisição e por isso possibilitam aosprofessores executarem as experiências propostas com baixo custo. O objetivo principal é fazer comque o estudante ao chegar ao Ensino Médio goste e se interesse pela Física. Apresentamos estasexperiências para alunos da terceira série do Ensino Fundamental e observamos que há um interessenatural pelo entendimento da natureza. Após a apresentação os alunos fizeram uma redação sobrealgumas das experiências, que estão colocadas após a apresentação do material. Durante a apresentaçãosurgem algumas respostas que mostram como pensam as crianças antes de conhecer os modelosmatemáticos para a explicação dos fenômenos. A conclusão é que estes alunos têm uma boa percepçãodo fenômeno, gerando respostas tais como: “O cone parece que sobe, mas na verdade o seu centro estádescendo”, “Existe uma força entre os pedaços de papel e o bastão que não podemos ver”, “Eles trocammovimento por terem o mesmo tamanho”, entre outras. As respostas se aproximam da teoria que explicao fenômeno estudado, o que nos leva a acreditar que este tipo de experiência deva ser apresentada aosestudantes durante todo o seu período de formação, sendo que nestas séries exploramos apenas aredação como forma de avaliação. O nosso objetivo ao longo do tempo é acompanhar algumas turmasque passaram por este processo com outras que não, através do desempenho em Física nas séries doEnsino Médio.

Introdução:

Este trabalho foi desenvolvido para ser utilizado por um público que não tenha grandesconhecimentos de física. Ele se propõe a desenvolver a sensibilidade do aluno afim de mostrar que afísica está em todas as partes e no seu dia a dia. As experiências aqui enumeradas podem ser construídascom materiais de fácil aquisição. Os usuários (professores) não devem se ater as explicações teóricas,mas sim, se preocupar com as observações dos fenômenos físicos, para que possam desenvolver emseus alunos o interesse pela física, pois assim facilitará o ensino-aprendizagem desta matéria nas sériesseguintes.

O elenco de experiências foi escolhido para ser demonstrado em um tempo aproximado de umahora e meia, sempre com a proposta pedagógica de simplicidade, objetividade e baixo custo, para que oprofessor possa adquirir e repetir todas as experiências.

Esperamos que esse trabalho seja de grande valia para os professores e alunos, e que com issopossamos dismistificar a física e torná-la acessível a toda comunidade escolar.

Atas do XV Simpósio Nacional de Ensino de Física

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1 - A Torre de Pizza.

- A teoria envolvida é o momento de força (torque), que trabalha com a força e a distância daaplicação da força.

Material:

- 4 hastes planas- 3 planos retangulares de madeira;- 16 parafusos;- 1 prumo.

Procedimento:

Vamos variando a posição do centro de gravidade, “envergando” a Torre até o peso (prumo) ficarna mesma linha da aresta da base de apoio. Até aí a torre se mantém em equilíbrio e dessa posição emdiante a torre cai.

Justificativa:

Neste momento a força peso e a reação do plano encontram-se na mesma direção e em sentidosopostos, sendo a posição limite para existir o equilíbrio, a partir dessa posição a torre cai, os momentos dopeso e da normal se somam, dando um torque (tombo).

Uma brincadeira simples:

Sentar um aluno em uma cadeira e mandá-lo se levantar sem atirar o seu corpo para frente, ou seja,mantendo a coluna reta. Observa-se que o aluno não consegue levantar-se da cadeira.

2-Ludião.

Serve para mostrar duas situações:

- um corpo mais denso tende a ir para o fundo- o empuxo é igual ao peso do líquido deslocado.


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Material:

- garrafa plástica de 2L;- tubo oco de uma caneta;- linha;- peso;- durepoxi.

Procedimento:

Ao apertar a garrafa de Pet, há um aumento da pressão que se distribui ao longo de todo olíquido (princípio de Pascal), assim a água entra dentro do tubo da caneta, fazendo com que ela desloquemenos água, diminuindo o empuxo e obrigando a caneta a descer. Observar a água entrando no tubo dacaneta a medida que apertamos a parte externa da garrafa.

Justificativa :

- Equações: no equilíbrio, o empuxo (E) é igual ao peso da caneta (P), ou seja E – P = 0. Quandodiminuimos o empuxo, o peso fica maior que o empuxo, há o desequilíbrio e a caneta desce.

Observação:

- corpos mais densos tendem a ir para o fundo;- o empuxo é diretamente proporcional à quantidade de líquido deslocado;- a pressão se distribui ao longo de todo o líquido e ao recipiente que o contém.

Teoria envolvida:

Princípio de Pascal: “Os acréscimos de pressão sofridos por um ponto de um líquido em equilíbrio sãotransmitidos integralmente a todos os pontos do líquido e das paredes do recipiente onde este está contido.”

Teorema de Arquimedes: “Todo corpo sólido mergulhado num fluido em equilíbrio recebe umaforça de direção vertical e sentido de baixo para cima cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado.”

Exemplos: -flutuação das barcas, dos navios, submarino etc.


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3– Prensa Hidráulica.

- Pelo princípio de Pascal, a pressão se distribui integralmente ao longo de todo o líquido, mas apressão é a força por unidade de área.

As forças são diretamente proporcionais às áreas, logo uma área maior, maior força.

Material:

- 2 seringas;- 1 pedaço de mangueira;- água.

Procedimento:

As duas seringas têm áreas diferentes. Fazendo uma força na seringa menor, “aparece” uma forçamaior na seringa de maior área. Quando as seringas tem áreas iguais, as forças são iguais.

Aplicações:

Este é o princípio da cadeira do dentista, do freio hidráulico, da direção hidráulica, do macacohidráulico e outros.

Observação:

Quanto maior for a diferença entre as áreas dos êmbolos, maior será a diferença entre as forças.

4- Reflexão Total da Luz.

- A luz se desvia, acompanhando um filete de água.

Objetivo:

Mostrar que a luz se desvia no jato de água por causa da reflexão total.


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Material:

- 1 garrafa de 2 litros com um pequeno furo.- 1 caneta laser (adquirida em camelô).

Procedimento:

Encher a garrafa com água, mantendo fechado o furo com o dedo. Apontar o feixe de luz da canetalaser para o furo, sendo que a luz deve incidir do lado da garrafa sem o furo, atravessando a garrafa esaindo pelo furo.

Conclusão:

Concluímos que a luz da caneta laserse desvia acompanhando o jato de água.

Exemplo: fibra ótica

4 - O bastão atraindo um filete de água.

- Um bastão de acrílico (ou outro plástico qualquer) atritado com um papel toalha fica carregadopositivamente atraindo um filete de água.

Material:

- bastão de acrílico;

- papel toalha;

- filete de água.

Procedimento:

Atritar o bastão com o papel toalha e o aproxima-lo de um filete de água. Observe a ação sobre ofilete.


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5 - Estudo da ressonância entre pêndulos.

Objetivo:

Verificar que a ressonância (troca de energia) só acontece quando os pêndulos possuem os mesmoscomprimentos, não dependendo da massa, pois a freqüência num pêndulo é dada pela seguinte expressão:

onde: F = frequencia, g = aceleração da gravidade, que é, próximo a superfície, constante; e L é ocomprimento do pêndulo.

Material:

- barbante;

- suporte de madeira (ou qualquer material);

- 4 corpos (qualquer material e massa).

Procedimento:

Coloque um dos pêndulos, o de comprimento menor, por exemplo, para oscilar e verifique o queacontece. Coloque para oscilar o pêndulo de comprimento maior e observe.

Conclusão:

Os pêndulos com o mesmo comprimento oscilam trocando energia por ressonância, mostrandoque os outros dois pêndulos permanecem parados.

Aplicações:

- forno de microondas;

- rádio;

- televisão etc.


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8 – Duplo-cone

Objetivo : mostrar que todo corpo tende a ir para a situação de menor energia, ou seja, onde o seucentro de gravidade esteja mais próximo do nível de referência mais baixo.

Material:

- 1 duplo-cone (dois cones ligados);

- 2 trilhos;

- 1 objeto cilíndrico.

Procedimento:

Coloque sobre os trilhos o bastão cilíndrico. Largue-o e observe-o descendo. Coloque na mesmaposição anterior o duplo cone e observe o que acontece.

Conclusão:

Se observarmos com atenção perceberemos que o duplo-cone parece estar subindo, mas na verdade,o seu centro de massa estará descendo.


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9 – O copo de plástico que não pega fogo.

Objetivo : mostrar que a água é um bom condutor de calor e tem uma capacidade térmica grande.

Material:

- 2 copos de plástico;

- fósforos ou isqueiro.

Procedimento:

Coloca-se um copo de plástico vazio no fogo e verifica-se a queima do fundo do copo. Repete-sea experiência com o copo cheio de água e verifica-se que o fundo do copo não queima.

Conclusão:

A água troca calor com o fundo do copo não deixando que o copo derreta-se.

10 – Variação da pressão com a velocidade.

Objetivo: verificar que com o aumento da velocidade do ar a pressão diminui, obrigando a água deuma coluna subir.

Material:

- 1 pedaço de isopor ou espuma dura em forma de L (éle);

- canudos de refrigerante;

- copinhos descartáveis.


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Procedimento:

Construir um L em um pedaço de isopor. Fazer dois furos, um em cada lado do L; o furo deve tero tamanho do canudo. Colocar os canudos nos furos feitos nas laterais do L, deixando que as pontas doscanudos fiquem uma de frente para a outra. Colocar a outra extremidade do canudo dentro de um copo deágua e assoprar pela outra extremidade do outro canudo.

Conclusão:

A água que está dentro do copo sobe, pois com a diminuição da pressão externa, a pressão interna(pressão atmosférica) fica maior, obrigando a água a subir.

Aplicações:

- bomba de inseticida;

- flutuação do avião.

11 – O disco de Newton.

Sabemos que a cor branca é a soma de várias cores. Se colocarmos o disco para girar com umacerta velocidade nossa vista mistura as cores e assim reproduz o branco.

Material:

- 1 disco giratório;

- 1 círculo dividido em setores circulares com “várias” cores.


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Procedimento:

Girar o disco e observar a cor que aparece com o movimento.

Exemplo:

O sol emite em todas as cores e nós observamos da Terra como uma luz branca.

Conclusão:

As experiências motivaram alguns estudantes a darem respostas que mostram que eles tem umapercepção do fenômeno antes mesmo de ser apresentado o modelo teórico. Na maioria das redaçõesproduzidas ficou evidenciado que este tipo de proposta cria no aluno uma expectativa de que será bom oestudo da Física em outras séries, desenvolvendo neles a vontade de aprender esta disciplina como umamatéria prazerosa, como mostrado em algumas redação a seguir.


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Bibliografia:

Ramalho, Francisco junior; Nicolau, Gilberto Ferraro; Toledo, Paulo Antônio Soares. Os Fundamentosda Fisica; volumes 1,2 e 3; 6a edição. Editora Moderna, São Paulo, 1995.

Weiss, Maria Lúcia, Psicologia Clínica - Uma Visão Diagnostica dos Problemas de Aprendizagem Escolar.


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CO-1-078

Minicurso sobre ondas utilizando artefato interativo:uma experiência com alunos do ensino médio

Yamamoto, Alan César Ikuo [[email protected]]Barros Filho, Jomar [[email protected]]

Silva, Dirceu [[email protected]]

Faculdade de Educação da Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP/SP

Em geral, o conteúdo “ondas” tem sido tratado nas escolas de nível médio de uma maneira fechadae desconexa, seguindo o modelo de transmissão e recepção de conhecimentos já elaborados. SegundoNieda e Macedo (1997), este modelo de ensino entende a Ciência como sendo um corpo de conhecimentosacabado que se forma por justaposição. No início do ensino, os alunos são encarados como tendo umamente vazia. A cada aula, o professor transmite (geralmente através de uma exposição oral com o auxíliodo quadro negro) um pouco dos seus conhecimentos para os alunos. Neste modelo, admite-se que osalunos aprendam assistindo às exposições do professor e repetindo, através da cópia, a resolução deexercícios (Barros Filho, 1999).

Diante deste quadro, aliado a nossa necessidade de ministrar um curso de ondas em uma escolatécnica de nível médio da rede pública da região de Campinas, procuramos desenvolver um conjunto deatividades diferenciadas para o ensino da temática “ondas”. Este conjunto de atividades foi concebido coma finalidade de não apenas fornecer informações, mas sim propor situações-problema onde: a) as idéiasprévias dos alunos são colocadas em relevo; b) os alunos são convidados a trabalhar em pequenos gruposcolaborativos, produzindo suas sínteses; c) as soluções encontradas são socializadas com toda a classe.

Tais procedimentos fizeram parte de uma tentativa de considerar o aluno como um elemento ativono processo de ensino e aprendizagem e não como um “recipiente” de informações.

Desta forma, a linha condutora do nosso minicurso se pautou nos seguintes questionamentos: “Épossível estabelecer alguma relação entre o olho e uma antena de rádio ou de telefone celular? E entreo tímpano e o microfone, entre as cordas vocais e o alto-falante e entre a luz, as ondas de rádio e o raio-X? O que é onda? O que são ondas mecânicas? O que são ondas eletromagnéticas? O que são osespectros eletromagnético e sonoro? Como as ondas eletromagnéticas podem ser geradas, transmitidase detectadas? Como as ondas mecânicas podem ser geradas, transmitidas e detectadas? Onde e comoutilizamos as ondas no dia-a-dia? Qual é a importância das ondas para a existência de vida na Terra?”

A partir disto, surgiram às idéias e as soluções que conduziram ao desenvolvimento do artefatoque consiste em um diagrama contendo 21 blocos e das atividades a ele agregadas.

Descrição do artefato

Cada um dos 21 blocos é representado por um recorte de papel em forma de seta (ver Anexo).Cada seta tem a dimensão aproximada da metade de uma folha de formato A4 com a sua vertical dobrada.Cada bloco representa um elemento que deverá ser relacionado de maneira adequada e coerente com osdemais blocos. Para isto, eles devem ser colocados em uma seqüência lógica que descreve uma situaçãocotidiana que envolve de maneira intuitiva os conceitos de produção, transmissão e detecção de ondasmecânicas e eletromagnéticas. Trata-se de uma situação na qual uma emissora de rádio está em um estádiofazendo a transmissão de um jogo que é ouvido por uma pessoa.

O objetivo destas unidades (blocos) conceituais é ter inicialmente elementos e conceitos soltos e


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isolados de qualquer contexto organizado. Desta maneira, não é possível, em primeira instância, ter umacompreensão estruturada pois os conceitos apresentados estão solitários.

Porém, o contato com o conjunto de blocos leva o aluno a descobrir que existe uma relação lógicae seqüencial entre os blocos e que, portanto, há uma situação a ser descrita através da organização doselementos e conceitos representados de maneira avulsa.

Os blocos são os seguintes: sol ou refletores do estádio, luz branca propagando-se no espaço,jogador, luz refletida propagando-se no espaço, olho do locutor, sinal elétrico (do olho ao cérebro),cérebro, sinal elétrico (do cérebro às cordas vocais), cordas vocais, som propagando-se no ar, microfone,sinais elétricos (na aparelhagem da emissora de rádio), antena da emissora de rádio, ondas de rádiopropagando-se no espaço, antena do rádio, sinais elétricos (no aparelho de rádio), alto-falante, sompropagando-se no ar, tímpano do ouvinte, sinais elétricos (do tímpano ao cérebro) e cérebro.

Os blocos possuem cores características de maneira que possam ser distinguidos ou generalizadosem grupos qualitativos. Assim, por exemplo, o bloco “sol ou refletores do estádio” e o bloco “antena daemissora da rádio” são feitos de papel verde. Isto significa que a cor verde representa os produtores deondas eletromagnéticas (luz e ondas de rádio, respectivamente). Os blocos “cordas vocais” e “alto-falante”são na cor rosa e representam os produtores de ondas mecânicas (som, neste caso). Assim, outros blocospossuem outras cores que representam os seus respectivos elementos.

Descrição das atividades

Trabalhamos com um conjunto de 20 alunos, do 2º ano de uma escola de nível médio. As atividadesforam realizadas em uma turma. Os resultados dos trabalhos dos alunos foram coletados nos seguintesmomentos:

1ª avaliação – antes das atividades com os diagrama em blocos (12 dias antes)

2ª avaliação – 2 dias após a realização das atividades

3ª avaliação – 47 dias após a realização das atividades

4ª avaliação – 1 ano após a primeira atividade

As atividades foram realizadas em grupos com quatro ou cinco componentes e em local comespaço adequado para a montagem do diagrama. As atividades foram divididas nas três etapas mostradasno quadro 1.


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Ondasmecânicas

Ondaseletromagnéticas

Não estádiretamenterelacionadocom ondas

Espectroeletromagnético

Espectrosonoro

Sem isto nãohaveria vida

na TerraOutros

Tenhodúvidas

Quadro 1 – Resumo das atividades propostas

Atividade 1 - classificar itens de uma relação em um formulário como o apresentado no quadro2.Abaixo, seguem as instruções, a relação e a tabela a ser preenchida pelos alunos.

Dada a relação abaixo, classifique cada item na coluna que você julga estar DIRETAMENTErelacionada. É possível classificar um mesmo item em mais de uma coluna, se você julgar pertinente.

RELAÇÃO: telefone fixo, espelhos, telefone celular, morcego, forno de microondas, batedeira debolo, rádio, fonemas, óptica, televisão, controle remoto, óculos, antena, raios-X, audição, ondas do mar,laser, barulhos, ultra-som, lupa , cores, lente de contato, luz, tímpano, sensor de infravermelho, microfone,fígado, cordas vocais, reflexão, som, alto-falante, orelha, olho, telefone sem fio, raios ultravioleta,fotossíntese, refração, acústica, objetos visíveis, visão, infra-som, telecomunicações, antena parabólica,relógio à pilha, máquina fotográfica, barbeador elétrico, satélite, microscópio, refratômetro, rádio (polícia,bombeiro, navio, avião)

Quadro 2 – Atividade 1

ATIVIDADES OBJETIVOS AVALIAÇÃO

1. classificar itens

• gerar conflitos cognitivos;

• participação e

• verificar conceitos prévios;

envolvimento do aluno

• fazer avaliação contínua esimultânea com o processo deensino e aprendizagem;

• utilizar a avaliação comoelemento efetivo no processo;

• contextualizar o tema.

2. montar o diagrama e• organizar, generalizar e estruturar

• participação eoutras atividadesde maneira global os conceitos

envolvimento do alunoagregadasenvolvidos com ondas

• gerar conflitos cognitivos• contextualizar o tema.

3. classificar itens

• gerar conflitos cognitivos;

• participação e análise da

• verificar a evolução conceitual

evolução

• fazer avaliação contínua e simultâneacom o processo de ensino eaprendizagem;

• utilizar a avaliação como elementoefetivo no processo;

• obter feedback.


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Produtorde ondasmecânicas

Detectorde ondas

mecânicas

Produtor deondas eletro-magnéticas

Detector deondas eletro-magnéticas

Ondaseletro-

magnéticas

Ondasmecânicas

OutrosFenômenos

ópticos

Após efetuada a classificação individualmente, os resultados foram recolhidos e procedeu-se coma socialização, ou seja, o preenchimento do quadro de maneira coletiva.

Atividade 2.1 – montagem do diagrama e socializar os resultados. Isto foi feito nas bancadas dolaboratório, onde o espaço é adequado para esta finalidade.

Cada grupo recebeu um conjunto de blocos que estavam fora da seqüência correta. A atribuição acada grupo foi descobrir a situação apresentada pelos blocos e montá-los corretamente.

Atividade 2.2 – cada grupo deveria discutir e dizer o que cada cor representa. Feito isto os resultadosforam socializados, anotando-se no quadro cada uma das cores e o seu significado.

Atividade 2.3 – foi solicitado para que cada grupo fizesse uma lista contendo coisas que estivessemrelacionadas com ondas. As listas foram socializadas e os itens foram anotados no quadro.

Atividade 2.4 – classificar, coletivamente, cada item da lista criada pela turma na respectiva cor jáanotada no quadro.

Atividade 2.5 – dizer em quais cores o bloco “jogador” poderia se incluído, já que este bloco foifeito com papel branco.

Atividade 3 – classificar itens em um novo quadro. Nesta atividade, foi mantida a lista de coisas aserem relacionadas. Porém, os nomes das colunas do quadro foram alterados de maneira que os mesmosconceitos do primeiro quadro fossem verificados. Desta maneira, tornou-se possível formar uma idéiasobre qual teria sido a evolução conceitual após a realização das atividades com o diagrama. O novoquadro é mostrado abaixo.

Quadro 3 – Atividade 3

Esta atividade 3 foi feita logo após a realização das atividades interativas com o diagrama emblocos e foi repetida outras vezes para verificar possíveis alterações conceituais ao longo do tempo.

Resultados

Para análise dos resultados, há 4 quadros de cada aluno para serem estudados. Os quadros sãosemelhantes, a menos das alterações nos nomes das colunas após a primeira verificação.

O objetivo ao comparar a 1ª com a 2ª avaliação foi o de verificar o resultado imediato do minicurso.A comparação das demais avaliações com as que a antecedem tem a função de avaliar se ocorreramalterações negativas (regressão) ou positivas (evolução) ao longo do tempo, mesmo não tendo outrasatividades diretamente relacionadas ao minicurso.

Possíveis resultados negativos indicariam que, após certo tempo, o aluno esqueceu o que havia“aprendido”. Isto poderia revelar ineficiência da atividade proposta. Por outro lado, resultados positivos


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Comparação entre as avaliações Evoluíram Estabilizaram Regrediram

1ª e 2ª 20 0 0

2ª e 3ª 11 6 3

3ª e 4ª 7 8 5

Satélite Produtor e detector de ondas eletromagnéticas

Olho Detector de ondas eletromagnéticas

Morcego Produtor de ondas mecânicas

Antena Produtor e detector de ondas eletromagnéticas

Tímpano Detector de ondas mecânicas

Microscópio e lupa Fenômenos ópticos

Controleremoto

Ap. de raios-X Morcego Óptica Barulhos

Produtores deonda mecânica


Detectores deonda

eletromagnética

Ondaeletromagnética

Ondaeletromagnética

2ª avaliação

Produtores deonda

eletromagnética

Produtores deonda

eletromagnética


Fenômenoóptico

Onda mecânica3ª avaliação

poderiam indicar uma evolução conceitual ao longo do tempo, mesmo não tendo novas atividades. Assim,seria possível que o minicurso teria contribuído de maneira significativa para que cada aluno continuassepensando sobre o assunto e, em decorrência disto, ter elementos e motivações para construir e melhoraros seus conceitos.

O quadro 4 apresenta as comparações entre avaliações subseqüentes.

Quadro 4 – Comparação entre as avaliações

Os resultados do confronto da 1ª com a 2ª atividade foram positivos. Para ilustrar isto, consideremosum caso aleatório.

No primeiro quadro, a aluna não tinha idéia alguma sobre o conceito de “espectro eletromagnético”e, nesta coluna, escreveu apenas “o que é isto?”. Após o minicurso, na coluna “ondas eletromagnéticas” amesma aluna relacionou óptica, raio-X, laser, cores, luz e raios UV.

Na primeira avaliação, a mesma aluna classificou em “outros” ou em “tenho dúvidas” os seguintesitens: satélite, olho, visão, morcego, antena, tímpano, microscópio e lupa. Após o minicurso, estes itenspassaram a ser classificados da seguinte maneira:

Quadro 5 – Resultados 1

A comparação entre a 2ª avaliação (2 dias após o minicurso) e a 3ª (47 dias após o minicurso) nãoconstatou regressão conceitual significativo e apresentaram, de maneira geral, alto índices de progresso,mesmo sem retorno às atividades do minicurso. Para ilustrar isto, as melhoras conceituais de um dosalunos (tomado de maneira aleatória) são mostradas no quadro 6.

Quadro 6 – Resultados 2


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A análise da 4ª avaliação feita um ano após a realização do minicurso revela dados positivos. Ositens continuaram sendo classificados com grande coerência em relação à 3ª avaliação (feita à cerca de dezmeses e meio antes). É relevante destacar que sete alunos (35% do total) apresentaram progressão entrea 3ª e a 4ª avaliação, mesmo sem retorno às atividades do minicurso. Isto evidencia que as atividadesrealizadas causaram conflitos cognitivos que, ao longo do tempo, motivaram estes alunos a pensaremsobre o assunto. Em decorrência disto, conceitos foram melhor organizados e novas relações entre conceitosforam estabelecidas.

Os casos que apresentaram regressão conceitual são atribuídos a aprendizado não significativo ememorização.

Com base nos resultados obtidos, verifica-se que o minicurso gerou resultados satisfatórios, poisparece ter conseguido fazer com que os alunos continuassem a melhorar as suas idéias a respeito de ondasmesmo após o encerramento das atividades.

BIBLIOGRAFIA:

BARROS FILHO, J. (1999). Construção de um sistema de avaliação contínuo em um curso deeletrodinâmica de Nível Médio. Dissertação de mestrado. Campinas. Faculdade de Educação daUnicamp.

NIEDA, J., MACEDO, B. (1997). Un Currículo Científico para Estudiantes de 11 a 14 años. Madrid:Unesco e OEI.


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Anexo – blocos do diagrama


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♦ ♦ ♦ ♦ ♦ APOIO: FUJB,UFRJ

CO-1-079

O aprendizado da óptica e mecânica contextualizado com a natureza♦♦♦♦♦

Robson Costa de Castroa [[email protected]]Wilma Machado Soares Santosa [[email protected]]

aUniversidade Federal do Rio de Janeiro

Introdução:

Este trabalho propõe uma forma de ensinar tópicos de Física relacionados à Mecânica e à Ópticade uma maneira acessível a estudantes do Ensino Médio. A importância deste trabalho está em oferecerferramentas para entender a física formal ensinada em sala de aula, usando a contextualização dos temasem estudo em fenômenos naturais de impacto para pessoas leigas, tais como arco-íris, miragens, eclipses,cor do céu.

Por outro lado, os Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCNs) – Física ,recomendam:

[...] As modalidades exclusivamente pré-universitárias e exclusivamente profissionalizantes doEnsino Médio precisam ser superadas, de forma a garantir a pretendida universalidade dessenível de ensino, que igualmente complete quem encerre no Ensino Médio sua formação escolar equem se dirige a outras etapas de escolarização. Para o Ensino Médio meramente propedêuticoatual, disciplinas científicas, como a Física, têm omitido os desenvolvimentos realizados duranteo século XX e tratam de maneira enciclopédica e excessivamente dedutiva os conteúdostradicionais.

[...] Trata-se, isso sim, de se prover os alunos de condições para desenvolver uma visão de mundoatualizada, o que inclui uma compreensão mínima das técnicas e dos princípios científicos emque se baseiam.

Com relação ao desenvolvimento cognitivo, é proposto:

[...] Sendo o Ensino Médio um momento particular do desenvolvimento cognitivo dos jovens, oaprendizado de Física tem características específicas que podem favorecer uma construçãorica em abstrações e generalizações, tanto de sentido prático como conceitual. Levando-se emconta o momento de transformações em que vivemos, promover a autonomia para aprenderdeve ser preocupação central, já que o saber de futuras profissões pode ainda estar em gestação,devendo buscar-se competências que possibilitem a independência de ação e aprendizagemfutura.

Tendo em vista as dificuldades relatadas e as recomendações do PCNs, foram realizadas pesquisaspara verificar o nível de conhecimento ou “desconhecimento” de alunos da 8ª série do Ensino Fundamentale das 1ª à 3ª séries do Ensino Médio, em relação aos tópicos de Física, necessários à compreensão dosconceitos básicos da Mecânica e Óptica: No Colégio Estuadual Itália da rede pública, nos Colégios Educo-CPS, CTA da rede particular e no Curso Santos Filho da rede particular. Para tal verificação, foramaplicados questionários para levantar os conhecimentos prévios dos alunos, de acordo com a Teoria daAprendizagem Significativa de Ausubel .


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Breve Resumo da Teoria da Aprendizagem Significativa de Ausubel

Essa teoria foi desenvolvida pelo psicólogo americano David Ausubel na década de 60. Ele pretendeexplicar o processo ensino-aprendizagem a partir de uma perspectiva cognitiva, significando isso, “[...]entender a aprendizagem como um processo de modificação do conhecimento, em vez de comportamentoem um sentido externo e observável, e reconhecer a importância que os processos mentais têm nessedesenvolvimento”. Uma outra característica marcante das idéias de Ausubel é o fato de “[...] basearam-se em uma reflexão específica sobre a aprendizagem escolar e o ensino, em vez de tentar somentegeneralizar e transferir à aprendizagem escolar conceitos ou princípios explicativos extraídos de outrassituações ou contextos de aprendizagem”(Coll ).

A aprendizagem significativa depende, pois, do quanto a nova informação for “substanciada” pelosconhecimentos prévios do aprendiz (Coll ) ; contrariamente, quando não houver tal embasamento, aaprendizagem é mecânica ou repetitiva. Logo: (Coll )

[...] Efetivamente, a aprendizagem significativa tem vantagens notáveis, tanto do ponto de vistado enriquecimento da estrutura cognitiva do aluno como do ponto de vista da lembrança posteriore a utilização para experimentar novas aprendizagens, fatores que a delimitam como daaprendizagem mais adequada para ser promovida entre os alunos.

Na aplicação do método de aprendizagem significativa, a Observaçãoda Natureza será usadacomo instrumento para absorção de nova informação. A Observaçãoda Natureza é qualificada para essatarefa, na medida em que mostra questões que são, na vida real, relevantes à formulação de algum conceito;ao clarificar idéias e conceitos, ela é parte inseparável dos fundamentos da Física.

Conhecimentos Prévios:

Dentre os muitos desafios que a Física procura superar, um deles chama-nos a atenção de maneiraespecial: Como melhorar o ensino/aprendizagem de Física? Esta pergunta vem sendo feita por inúmerosprofessores e pesquisadores por todo o mundo. Assim, acreditamos que nosso trabalho ajudará se nãobuscar uma resposta, ao menos um melhor conhecimento de como anda a aprendizagem de Física,principalmente como o aluno contextualiza a física de sala de aula com a natureza.

Nosso trabalho inicia-se com a aplicação de questionários de conhecimento prévios em escolas darede pública e da rede pública para um total de 287 alunos, destes 132 alunos responderam sobre Mecânicae 155 alunos responderam sobre Óptica, conforme o modelo a seguir:


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Mecânica

Idade: ______

Série: ( ) 8ª série ( ) 1ª série ( ) 2ª série ( ) 3ª série

Turno: ( ) manhã ( ) tarde ( ) noite

Trabalha: ( ) Sim ( ) Não

Internet: ( ) Não ( ) Não

1- Que força é responsável pelo movimento dos planetasem torno do Sol? Justifique.

2- Na explosão de uma bomba atômica, indique quais asformas de energia que você acha que estão presentes?

3- A força da gravidade só atua sobre corpos em queda?Explique.

4- Sabendo que um atleta exerce na água uma força de10N, horizontal, da direita para esquerda. Determine adireção, o sentido e o módulo da força que a água exerceno atleta. Despreze o empuxo.

Óptica

Idade: ______

Série: ( ) 8ª série ( ) 1ª série ( ) 2ª série ( ) 3ª série

Turno: ( ) manhã ( ) tarde ( ) noite

Trabalha: ( ) Sim ( ) Não

Internet: ( ) Não ( ) Não

1- “Após uma noite de chuva, o sol inicia seu cicloaparecendo na linha do horizonte. Assim José e Joaquimdecidem lavar seu Fusca Setentão. No caminho ao pararno sinal eles observaram uma imagem projetada (comose fosse no chão) do carro que estava a sua frente. Seráque eles estavam vendo alucinação!!!!!” Explique estahistória com uma visão física.

2- Explique como se dá a formação do arco-íris. Existealguma relação com a física?

3- Atualmente, às informações têm sido aceleradas com autilização das fibras ópticas. O seu mecanismo defuncionamento se relaciona a que campo da física? Vocêsabe como elas funcionam?

Grupo 1A- 1ª SérieGrupo 2A – 2ª Série Grupo 3A – 3ª SérieN1 N2

30 alunos 12 alunos 32 alunos 21 alunos

Tabela 1- Questionários de Mecânica e Óptica

Diante dos resultados obtidos pela análise dos questionários, podemos observar que existe umaseparação entre o conhecimento de senso comum e o conhecimento científico. Assim, para superar osmodos de raciocínio de senso comum é necessário um esforço maior no ensino, o qual tem que ir além doconvencional.

Análise dos Conhecimentos Prévios:

Os questionários de Mecânica foram aplicados em dois grupos. O primeiro grupo era formado porquatro turmas do Ensino Médio pertencentes à rede particular de ensino do Rio de Janeiro. Este grupototalizou 95 alunos, dividido em:

Tabela 2 – Alunos da rede particular


955

Grupo 1B- 1ª Série Grupo 2B – 2ª Série Grupo 3B – 3ª Série

5 alunos 19 alunos 13 alunos

Rede Particular Rede Pública

Ensino Fundamental Ensino Médio Ensino Fundamental

8ª Série 1ª Série 3ª Série 8ª Série

Grupo 1C Grupo 2C Grupo 3C Grupo 4C Grupo 5C Grupo 6C

30 alunos 32 alunos 21 alunos 23 alunos 21 alunos 28 alunos

Todas as turmas frequentavam as aulas no período matutino. A metodologia foi aplicada na turmaN2 da 1ª série do Ensino Médio, onde os questionários foram aplicados antes do processo e reaplicadosapós o processo. Nas outras turmas, onde o ensino foi dado na forma tradicional, os questionários foramaplicados uma vez, ao final do curso, com o objetivo de verificarmos o que foi aprendido. O segundogrupo era formado por três turmas do Ensino Médio pertencentes à rede pública de ensino do Rio deJaneiro. Este grupo totalizou 37 alunos, divididos em:

Tabela 3 – Alunos da rede pública

Todas as turmas frequentavam as aulas no período noturno. Todas as turmas, onde o ensino foidado na forma tradicional, os questionários foram aplicados ao término do período, com o objetivo deverificarmos o que foi aprendido.

A aplicação dos questionários na Óptica foi realizada em seis grupos, divididos em:

Tabela 4 - Grupo dos alunos da rede particular e da rede pública

Os questionários foram aplicados as turmas 3C, 4C, 5C e 6C após o ensino tradicional, quefrequentavam as aulas no período matutino. Nas turmas dos grupos 1C e 2C, os questionários foramaplicados antes do processo e reaplicados após o processo de ensino e aprendizado em Física.

Situações do Cotidiano:

Mecânica:

Na linguagem cotidiana é comum as pessoas confundirem massa com peso. Frequetemente ouvimosfrases do tipo “ o meu peso é 60 quilogramas”. Porém, quilogramas é unidade de massa, e não de peso.O Peso é uma força e, assim, deve ser medido em unidades de força: newton, dina ou qualquer outra(Calçada -1).

Os aviões a hélice são impulsionados de um modo diferente dos aviões a jato. As hélices “empurram”o ar para trás e com isso o avião é impulsionado para frente (ação e reação). (Calçada -1)

Abandonamos uma maçã de um ponto situado um pouco acima da superfície da Terra. Sabemosque a Terra exerce sobre a maçã um força P, que é o seu peso. Portanto pela Lei da Ação e Reação, a maçãdeve exerce sobre a Terra uma força, que é a força – P . As forças P e –P têm o mesmo módulo, mesmadireção e sentidos opostos. Isso significa que, à medida que a maçã desce, a Terra deve subir. Por que nãopercebemos essa subida da Terra?


956

Num arco flexionado, há energia potencial elástica (de deformação) armazenada. No ato do disparo,essa energia é transferida para a flecha, que a assimila em forma de energia cinética (Helou -1).

Um atleta realiza um salto com vara. Num determinado instante de sua ascensão, ainda durante ocontato com a vara envergada, a energia mecânica do sistema atleta-vara é composta de três parcelas:energia cinética, energia potencial gravitacional e energia elástica de deformação (Helou -1).

Parques aquáticos oferecem uma série de diversões radicais, como o tobo-água, em que as pessoasescorregam a partir de grandes alturas por uma canaleta dotada de ondulações. Devido aos atritos e àresistência do ar, ocorrem algumas dissipações de energia mecânica, mas se essas perdas pudessem serdesprezadas, teríamos um sistema mecânico conservativo em que os acréscimos de energia cinéticaocorreriam à custa de iguais reduções de energia potencial (Helou -1).

Óptica:

Em parques de diversão existe um brinquedo, conhecido como casa dos espelhos, onde as pessoasobservam suas imagens distorcidas. O que é isso? – Tal situação representa o “espelho mágico” podendoser constituído de uma região convexa, uma côncava e outra plana. Exceto a plana, as demais regiões nãosão estigmáticas (ponto-objeto conjuga apenas um ponto-imagem), nem aplanético (quando a um objetoplano e frontal conjuga um imagem também plana e frontal) e nem ortoscópico (quando a um objetoconjuga uma imagem geométrica semelhante). Assim, a imagem que o sistema conjuga é sensivelmentedistorcida em relação ao objeto (Helou -2).

É comum um motorista de táxi conversar com o passageiro que está sentado no banco de trásobservando a imagem de seus olhos fornecida pelo espelho plano retrovisor interno. Devido à reversibilidadeda luz, se o motorista consegue ver no espelho a imagem dos olhos do passageiro, este também conseguever no mesmo espelho a imagem dos olhos do motorista (Helou -2).

Em viaturas utilizadas em emergências, como ambulâncias e carros de bombeiros, é comum pintara palavra que as designam “ao contrário”. O objetivo é proporcionar aos motoristas que estão à frente umaleitura adequada em seus espelhos retrovisores (Helou -2).

Os espelhos esféricos côncavos são utilizados com espelhos de aumento de estojos demaquiagem, como refletores atrás de lâmpadas de sistemas de iluminação e projeção – lanterna,faróis, holofotes e projetores em geral – e como objetivas de telescópios, entre diversas outrasaplicações(Helou -2).

Os espelhos esféricos convexos são utilizados como espelhos retrovisores de veículos – comomotos e alguns carros de passeio (retrovisor direto) – e em pontos estratégicos de garagens,cruzamentos de ruas estreitas, portas de elevadores e ônibus. A vantagem dos espelhos convexossobre os espelhos planos, nesses casos, é proporcionar, em idênticas condições, um campo visualmaior (Helou -2).

Esta parte do trabalho se encontra emCastro.

Fibras ópticas

Uma importantíssima aplicação da reflexão total se dá nas fibras ópticas, largamente usadas natecnologia moderna. Nas comunicações, sua importância destaca-se pela grande capacidade de transportesimultâneo de uma enorme quantidade de informações, por um fio de vidro, muito fino, de diâmetroaproximadamente igual a 50mm, semelhante a um fio de cabelo (Helou -2).

Como se dá o seu funcionamento?


957

O índice de refração do vidro é tal que um raio de luz penetra por uma das extremidades de umafibra óptica e emerge pela outra extremidade, após sofrer diversas reflexões totais. Apesar de serem feitasde vidro, essas fibras são muito flexíveis.

Figura 1- Mecanismo da Fibra Óptica

Uma das aplicações da fibra óptica é na construção de instrumentos médicos que permitem aobservação do interior de determinados órgãos. No caso do estômago, por exemplo, introduz-se pelaboca o endoscópio, um cabo que contém um grande número de fibras. Esse cabo transmite, então, aimagem do interior do estômago (Calçada -2).

Outra aplicação muito importante é nas telecomunicações, onde tal, é denominada núcleo, érecoberta com uma camada de vidro, de índice de refração menor que o do núcleo, denominada cobertura.Depois, para proteção, acrescenta-se a casca, que é de plástico (Calçada -2).

Refração Atmosférica

A atmosfera da Terra não é um meio homogêneo, pois, como sabemos, a densidade diminui com aaltitude; assim, em geral, o índice de refração diminui com a altitude.

Consideremos, por exemplo, o Sol ou outro astro enviando luz para a Terra, e um raio que atinjaa nossa atmosfera, obliquamente à superfície da Terra. Tudo se passa como se a atmosfera fosse constituídapor uma série de camadas paralelas, com índices de refração crescentes, de cima para baixo

Considerando a situação real, um raio de luz emitido pelo astro que está na posição P caminha emlinha reta enquanto está no vácuo. Ao atingir a atmosfera, como a incidência não é normal, ele curva-se demodo que observador vê o astro na posição P’. Por causa disso, o Sol ainda pode ser visto pouco depoisde ter desaparecido na linha do horizonte.

Figura 2- Refração na atmosfera

Miragens

Quando a luz do Sol atinge o solo, faz com que este se aqueça; assim, em dias quentes e secos, o arem contato com o solo fica mais quente que o ar um pouco mais acima. É como se próximo do solo houvessevárias camadas finas de ar, com índices de refração decrescente de cima para baixo. Desse modo, um raio deluz vindo do Sol vai se curvando, e pode sofrer reflexão total. Quando isso ocorre, o solo se comporta comose fosse um espelho. É por esse motivo que em dias quentes as estradas parecem estar molhadas.


958

Figura 3- Miragens

Em regiões frias ou sobre um lago ou mar, pode acontecer o inverso: as camadas inferiores estãomais frias e, portanto, o índice de refração cresce de cima para baixo. Nesse caso a reflexão totalacontece ao contrário da figura anterior. Na realidade a atmosfera não obedece ao modelo simplificadode camadas descrito anteriormente. Ela pode apresentar turbulências e uma variação irregular nasdensidades, dependendo das condições de pressão, temperaturas e local. A presença de montanhas evales também deve ser considerada. Desse modo, às vezes formam-se várias miragens superpostas quese movimentam. A literatura registra vários relatos dessas miragens na região de Messina, entre a Itáliae a Sicília, conhecidas como “fada Morgana”, pois, segundo a lenda, essas miragens seriam castelospertencentes à fada Morgana.

Arco-íris

Às vezes observamos forma-se no céu uma série de faixas semicirculares e coloridas: é o arco-íris.Esse nome vem de mitologia: na Ilíada, de Homero, a deusa Íris era a mensageira dos deuses e descia àTerra escorregando pelo arco das cores.

Quando o ar está muito úmido e o Sol está próximo do horizonte (amanhecer ou entardecer), seficarmos de costas para o Sol, às vezes poderemos observar um arco-íris. O arco-íris é formado pelarefração e reflexão da luz solar dentro das gotas d’água suspensas na atmosfera. Como o índice de refraçãodepende da cor, a luz solar sofre dispersão, separando-se as cores.

Ao penetrar na gota, a luz sofre uma pequena dispersão. Representamos apenas as cores extremas:o vermelho e o violeta. Os raios se refletem na parte interna da gota, voltam e sofrem nova refração,aumentando a separação entre as cores. Os raios emergentes violeta e vermelho formam com o raioincidente ângulos de 40,2º e 42,1º, conforme mostra a figura abaixo.

Figura 4- Arco-íris

Cada gota envia luzes de todas as cores básicas. Porém, por causa da diferença de ângulos,cada cor será recebida, por nosso olhos, de uma gota situada a uma altura diferente. Desse modo,vemos um conjunto de faixas semicirculares coloridas, ficando a faixa vermelha em cima e a violetaembaixo.

Às vezes podem ocorrer duas reflexões dentro da gota. Nesse caso, aparece um arco-íris secundário,de menor intensidade que o primário, e com as cores invertidas: o violeta em cima e o vermelho embaixo.


959

MecânicaEnsino Tradicional Pesquisa

Grupos 1A – N2 -12 alunos

Notas1B 1A - N1 2B 2A 3B 3A

Antes Depois5 alunos 30 alunos 19 alunos 32 alunos 13 alunos 21 alunos

0,0 – 1,0 80% 7% 26% 3% 85 % 5% 67% -

1,1 – 2,0 20% 10% 63% 12% 15% 4% 8% -

2,1 – 3,0 - 10% 11% 25% - 24% 25% -

3,1 – 4,0 - 47% - 44% - 33% - 17%

4,1 – 5,0 - 23% - 16% - 10% - -5,1 – 6,0 - 3% - - - 24% - 33%

6,1 – 7,0 - - - - - - - 8%

7,1 – 8,0 - - - - - - - 17%

8,1 – 9,0 - - - - - - - 25%

9,1 – 10 - - - - - - - -Média 0,66 3,46 1,47 3,29 0,46 3,90 1,25 6,5

Resultados:

Como parte do resultado, mostraremos na tabela abaixo, as notas das provas e as médias dasturmas, sobre o assunto Mecânica. Lembrando que as provas foram aplicadas após os alunos terem recebidoo Ensino Tradicional.

Tabela 5 – Quadro das médias dos alunos de Mecânica

A partir dos resultados obtidos com o questionários, mostraremos os gráficos das médias do EnsinoPúblico e Ensino particular, nas turmas 1ª, 2ª e 3ª Séries do Ensino Médio. Lembrando que os questionáriosforam aplicados após o ensino tradicional.

Figura 5 – Comparação das médias do ensino público com o ensino particular

Agora, compararemos as médias do questionário na turma da 1ª Série do Ensino Médio da redeparticular, onde foi trabalhada a metodologia.

Figura 6- Médias do ensino tradicional x ativo

Agora, mostraremos, na tabela abaixo, as notas das provas e as médias das turmas, sobre o assuntoÓptica.


960

ÓpticaRede Particular Rede Pública

Ensino Fundamental Ensino Médio Ensino Fundamental

NotasPesquisa Ensino Tradicional Ensino Tradicional

Grupos1C 1C 2C 2C 3C 4C 5C 6CAntes Depois Antes Depois 21 alunos 23 alunos 21 alunos 28 alunos

0,0 – 1,0 63% - 47% - 76% 60% 67% 93%

1,1 – 2,0 34% - 47% - - 22% 28% 3%

2,1 – 3,0 4% 3% 6% 3% 24% 18% 5% 4%

3,1 – 4,0 - - - 12% - - - -4,1 – 5,0 - 3% - 15% - - - -

5,1 – 6,0 - 14% - 10% - - - -

6,1 – 7,0 - 23% - 25% - - - -

7,1 – 8,0 - 20% - 10% - - - -

8,1 – 9,0 - 23% - 10% - - - -9,1 –10 - 14% - 15% - - - -

Média 1,00 7,50 1,34 6,60 0,95 1,21 0,85 0,44

Tabela 6 – Quadro das médias dos alunos de Óptica

Para concluir, nossa análise gráfica, mostraremos a comparação dos resultados obtidos com a 8ªSérie do Ensino Fundamental, nas turmas matutina e vespertina, onde os questionários foram aplicadosantes do processo de ensino e aprendizagem e reaplicados após o processo.

Figura 7 - Comparação das médias do ensino tradicional com o ensino ativo para os alunos do turno matutino

Figura 8 – Comparação das médias do ensino tradicional com o ensino ativo para os alunos do turno vespertino.

Conclusões

Durante o ano, através dos experimentos, e pela explicação física de fenômenos que ocorrem na natureza,consegui despertar a curiosidade dos alunos. A quantidade de questionamentos era tão grande que chegava apassar aulas inteiras respondendo-os. A reação dos alunos foi muito motivadora também para mim comoprofissional. Alunos que antes demonstravam claramente sua insatisfação pela Física, afirmando não gostareme não entenderem, hoje gostam e compreendem o quanto a Física, assim como a Biologia, é importante enecessária na vida das pessoas tornando-as próximas e presentes e não mais distantes de sua realidade.


961

Os resultados obtidos podem ser verificados e analisados nos gráficos apresentados no capítulo 4.A análise dos resultados para Mecânica, permite concluir que o rendimento dos alunos que cursaram oensino tradicional em escolas da rede particular foi superior aos dos que cursaram em escolas da redepública. Outro resultado obtido foi que os alunos da turma 1A-N2, turma piloto que recebeu o ensinoativo mostrou rendimento bastante superior, quando comparada com as demais turmas da rede particular,que só receberam o ensino tradicional.

A partir da análise dos resultados da capitulo 4 para Óptica, que o ensino de modo tradicionalapresentou rendimento crescente na seguinte ordem: escolas curso preparatório, da rede pública e da redeparticular. Assim como o ensino ativo aplicado nas duas turmas de Óptica 1C e 2C foi bastante superiorcom médias em torno de sete, comparado ao tradicional com médias em torno de um.

Através dos resultados apresentados observamos que, quanto mais diversificada, motivadora eclara for a aula, maior o rendimento apresentado pela turma. Portanto acreditamos que devemos tornar asaulas mais significativas e concretas e menos expositivas e abstratas. O aluno deve ter uma participaçãoativa na realização dos experimentos e na discussão de situações cotidianas, como as apresentadas nestetrabalho.

REFERÊNCIAS.

AUSUBEL, D., NOVAK, J.D. and HANESIAN, H. Educational Psychology, a Cognitive View, Holt,Reinhart and Wiston, 1978.

CALÇADA, Caio S. e Sampaio, José L. Universo da Física 1, Editora Atual, 2001.

CALÇADA, Caio S. e Sampaio, José L., Universo da Física 2, Editora Atual, 2001.

CASTRO, R C. de. É possível estudar Óptica observando a natureza? – Vamos ver como!. In:: XXIVJornada de Iniciação Científica e XIV Jornada de Iniciação Artística e Cultural – UFRJ, 2002, (resumop.163).

CASTRO, R C. de. A Contextualização da Física no Ensino Médio. UFRJ, Instituto de Física, 2003(Monografia de Final de Curso).

HELOU, GUALTER e NEWTON, Tópicos de Física I, Editora Saraiva, 18ª Edição reformulada e ampliada2001.

HELOU, GUALTER e NEWTON, Tópicos de Física II, Editora Saraiva, 18ª Edição reformulada eampliada 2001.

MEC. Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN’s) - Ciências Naturais – 1997. Ministério de Educaçãoe Cultura.

SALVADOR, C.C. et al. Psicologia do Ensino. Editora Artes Médicas Sul, 2000. (Tradução CristinaMaria de Oliveira, ediciones de la Universitat Oberta de Catalunya, 1997).


962

♦♦♦♦♦ APOIO: CEFET-MG/ LACTEA

CO-1-080

O cochichódromo: um protótipo para o estudo de ondas ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

Bispo, kristofferson [[email protected]]Castro, Rômulo [[email protected]]

Laboratório Aberto de Ciência, Tecnologia, Educação e Arte/Departamento de Ensino Superior CEFET-MG [http://www.cefetmg.br]

1. Introdução

Sabe-se que em 215 a. c Arquimedes derrotou uma esquadra romana queimando suas embarcaçõesutilizando a concentração da luz solar em um espelho parabólico. O que ele fez foi reunir uma grandequantidade de espelhos direcionados para um mesmo local provocando um aumento de temperatura emuma região pequena. Isso fez com que as embarcações aí localizadas e que possuíam cascos de madeira evelas de pano, entrassem em combustão. Isso pode ser explicado da seguinte forma: tomando-se umconjunto de espelhos planos direcionados para uma mesma posição e multiplicando-se o número de espelhosao mesmo tempo que se diminui o tamanho de cada um tem-se uma parábola. Esta é uma curva dada pelaequação

axy2 = 11

ondea é um número qualquer. Esta equação representa uma parábola que passa pela origem dos eixoscoordenados e cujo foco é dado pela expressão

4

ax = 22

Se girarmos esta curva em torno do eixo x , obtemos uma superfície parabólica com o fococoincidente com o foco da parábola que a originou. Os feixes incidentes na superfície parabólica, paralelosao eixo, passarão no foco concentrando a energia proporcionalmente ao tamanho da área refletora.

Fenômenos de reflexão e refração não são exclusivos das ondas eletromagnéticas, como a luz. Asondas mecânicas também se comportam dessa forma. Provocando-se ondas em uma piscina, por exemplo,observa-se que estas são refletidas pelas bordas, que se comportam como espelhos planos em relação àsondas transversais que se propagam na água.

O som é uma onda mecânica longitudinal que se propaga em meios materiais como o ar e a água.Quando falamos, nossas cordas vocais produzem uma vibração no ar que gera regiões de compressão erarefação. Esse movimento se propaga na forma de onda a uma velocidade de cerca de 340 m/s. Outrapessoa, longe de nós, receberá estas ondas. Porém, com a distância, a variação da pressão no ar diminui.É necessário capturar a variação de pressão da melhor forma possível, para se garantir boa audição. Porisso nossa orelha tem esse forma meio parabólica, que serve para concentrar o sinal recebido no tímpano.

Observadores de aves, interessados em conhecer o som que elas emitem, recorrem a espelhosparabólicos, com um microfone instalado em seu foco. Desta forma, o som produzido por um animallocalizado a uma grande distância é concentrado e amplificado, podendo então ser ouvido. Na ausência deum espelho de som podemos improvisar: com as mãos em forma de concha aumentamos a área efetiva denossa orelhas e ouvimos com maior nitidez um som de baixa intensidade.


963

Com duas superfícies parabólicas, colocadas uma diante da outra de forma a coincidir os seuseixos, é possível fazer um sistema de comunicação à distância. Uma pessoa, voltada para uma destassuperfícies, receberá o som amplificado. Da mesma forma a outra pessoa, voltada para a outra superfície,receberá o som amplificado. A teoria básica deste sistema que intitulamos cochichódromo, é apresentadaa seguir.

2. O que é o cochichodrómo

O cochichódromo é um aparelho formado por dois refletores em formato parabólico, separadosentre si por uma distância calculada conforme as perdas sonoras ao ar livre.

Figura 1- Cochichódromo.

Seu princípio de funcionamento é o mesmo dos espelhos parabólicos côncavos: as ondas sonorasincidentes numa superfície refletora de forma parabólica são refletidas para o foco desta, concentrando aenergia da onda incidente. Se os dois refletores, 1 e 2, estão alinhados no mesmo eixo, os sinais emitidospor uma fonte sonora colocada no foco do refletor 1 será captada por um receptor posicionado no foco dorefletor 2, se não houver anteparos entre os dois. Considerando-se que a pessoa posicionada no foco dorefletor 1 seja a fonte sonora e que uma outra pessoa posicionada no foco do refletor 2 seja o receptor,estas duas pessoas poderão se comunicar. As superfícies parabólicas irão direcionar e concentrar as ondassonoras.

Figura 2- Feixe das ondas sonoras.


964

O objetivo deste aparelho é demostrar experimentos em física acústica de forma lúdica e prática.Assim, a pessoa poderá colocar em prática o que aprendeu em sala de aula no estudo do som.

Porém para entender bem este aparelho é preciso conhecer um pouco mais sobre o comportamentodo som no ar livre.

3. Reflexão do som

Quando uma onda sonora pura ou livre atinge uma superfície uniforme e relativamente grande emrelação ao seu comprimento de onda, a reflexão do som assemelha-se muito à da luz.

Se representarmos as ondas pelos seus raios sonoros, estas serão retas dirigidas segundo o rumopara o qual caminham.

Figura 3- A reflexão das ondas sonoras. (Silva, P).

Quando uma onda sonora atinge uma superfície, o ângulo do raio incidente com a normal à esta noponto considerado, é igual ao ângulo formado pelo raio refletido e ambos estão no mesmo plano como podeser visto na figura 2. No caso das superfícies côncavas ou convexas, o fenômeno se passa do mesmo modo,desde que se considere estas superfícies como compostas de um número infinito de pequenos planos.

Figura 4- Superfície convexa. (Silva, P).


965

As superfícies côncavas tenderão a convergir os raios, como pode ser visto na figura 3. Destaforma, elas concentram a energia sonora no foco. Essa concentração faz com que as ondas sonoras sesuperponham, resultando na amplificação do sinal

No caso do cochichódromo, esse fenômeno ocorre duas vezes. Tanto na emissão quanto na recepçãodo sinal.

4. Acústica

4.1 Propagação do som ao ar livre

Em uma experiência, Gustave Lyon colocou um grupo de pessoas na encosta de uma colina, depouco declive, encoberta de neve fresca e portanto muito absorvente e sem obstáculos refletores comopedras, árvores, postes, etc. Um indivíduo lia com voz normal, um texto com cerca de 60 dB, enquanto osoutros afastavam-se em várias direções. Estes deixavam de ouvir a leitura a partir de, mais ou menos, 11mde afastamento.

Se ouvimos a voz humana a mais de 11m é porque os ecos e as reflexões reforçam-na. Lyon fezobservações no Rio Sena e no Lago Lemano. A acumulação das inúmeras reflexões nas ondas das superfícieságuas, que reflete bem o som, permitiu que um indivíduo, em momento calmo, pudesse ouvir um somproduzido até mesmo a uns 2000 metros de distância.

Esse mesmo sábio colocou um grupo de ouvintes num local bem plano, sem vento e, mais adiante,segundo uma direção fixada, duas pessoas indicadas pelos índices K e L produzindo um ruído definidocomo pode ser visto na figura 4.

Figura 5- Experiência de Lyon. (Silva, P).

Quando L estava perto de K, os ouvintes em M, começavam a ouvir dois sons distintos. Isto é,para a velocidade normal de propagação do som no ar, 340m/s, o tempo t= 22/340=1/15 segundos, éaquele necessário para que o nosso ouvido comece a perceber dois sons distintos, porém, breves e quasesimultâneos. Quando esse intervalo é igual a 1/10 de segundo, o que corresponde ao percurso de 34m paraa velocidade acima, a distinção tem-se perfeitamente nítida até para os sons articulados.

A diferença do nível de intensidade sonora em dois pontos L e M, distantes de D1 e D2, de umafonte produtora de som K ao ar livre, é dada pela expressão:

dBD

Dp

2

1log20×=∆

33


966

onde “p é a diferença de intensidade sonora ou de pressão e d1 e d

2 as distâncias, em metros, entre os dois

pontos considerados e o ponto K.

Se temos D1= 10 D2 e usando a expressão 3:

d1= 22m, e d

2= 2,2m

“p= 20 log. 10

temos: “p= 20 dB.

isto é, quando a distância de um ponto a uma determinada fonte sonora é igual a 10 vezes a distância deoutro ponto, à mesma fonte sonora, a diferença de nível de pressão sonora entre ambos é igual a 20 dB.

No caso de D1= 2 D2, uma distância ser o dobro da outra , teremos:

“p= 20 log. 2 = 6dB

ou seja cada vez que um ponto afastar o dobro da distância da fonte, seu nível de som cairá 6dB. Ou,inversamente, se a distância de um ponto à fonte cair para a, seu nível de pressão sonora aumentará em 6dB.

4.2. Absorção do som no ar

Para determinada temperatura, a capacidade do ar de absorver os sons é função da sua umidaderelativa. Para uma determinada freqüência, quando menor for a umidade relativa, maior será a perda parauma dada distância. Além desse fator, influem ainda na propagação do sonora a viscosidade do ar, oscoeficientes da transmissão de calor ou de radiação e sua capacidade de absorção molecular. Devem aindaser considerados, na propagação sonora ao ar livre, superfícies absorventes do som como: gramados,renques de árvores, nuvens e as cerrações

5. Localização do foco

Figura 6 – Superfície parabólica

Matematicamente a antena parabólica é uma superfície de revolução conhecida como parabolóidecircular que pode ser gerada a partir da rotação de uma parábola sobre o seu eixo.


967

Uma parábola é um conjunto de pontos em um plano, eqüidistantes de um ponto e de uma retafixos. O ponto fixo é chamado de foco e a reta fixa é chamada de diretriz. A equação da parábola com ofoco em (p,0), tendo como diretriz a reta x= -p é dada por.

44

A parábola descrita por esta equação pode ser vista na figura 7.

Figura 7- Curva da parábola.

Para se encontrar o foco conhecidos o diâmetro e a profundidade da antena parabólica pode sefazerx= h e y= r , sendo r a metade do seu diâmetro, como pode ser visto na figura 9. Assim, temos

4phr 2 = e o foco p é dado por

45

Figura 8- Profundidade da parábola.


968

Através do lado reto da parábola também é possível encontrar o foco. O lado reto é reta que passapelo foco da parábola cortando os dois lado da curva e é equivalente ao módulo de 4p como mostra afigura 9.

L reto = módulo(4p)

Y2= 4px

L reto = módulo(4p)=d

P= d /4.

Figura 9- Lado reto da parábola.

6. Alinhamento dos refletores

Para se alinhar duas antenas no mesmo eixo, na vertical, utilizamos uma técnica há muito usada porpedreiros no nivelamento do piso das casas, que é a mangueira de nível. A técnica consiste em colocar umlado da mangueira no foco de uma antena e o outro lado no foco da outra antena modificando a altura dasegunda até que o nível de água se iguale nas duas. A inclinação do solo não influencia os resultados destatécnica. O nível da água nivela em ambos os lados devido a pressão atmosférica. Este método é explicadopelo princípio dos vasos comunicantes.

Para nivelar as antenas na horizontal será usado uma caneta LASER. O método consiste em colocara caneta no centro de uma antena e observar a incidência do feixe LASER no centro da outra antena.Quando o feixe incidir no centro do foco as antenas estarão alinhadas no eixo horizontal.

7. Material

O material utilizado na construção dos espelhos pode influenciar na absorção do som. Por issodeve-se dar preferência a materiais mais rígidos e com baixo coeficiente de absorção, como alumínio.Porém, materiais mais flexíveis como acrílico ou fibra de vidro por exemplo também poderão ser utilizados,desde que a superfície seja lisa e diminua a distância entre as antenas.

Pretendemos utilizar duas antenas parabólicas de pelo menos 1,5m de diâmetro. Sendo que estas jávem com a localização do foco e pedestais de fixação que serão aproveitados na montagem. Será necessárioapenas conferir o foco para obter o melhor desempenho do refletor. E modificar o limitador da inclinaçãono eixo vertical da antena para que esta fique alinhada com a outra antena.


969

8. Conclusão

A princípio foi difícil realizar este trabalho, já que não tínhamos conhecimentos de acústica e nãoconhecíamos nenhuma bibliografia relativa a espelhos de som. Era apenas uma idéia muito desejada quetínhamos no LACTEA. Pesquisamos e descobrimos que seria necessário conhecer um pouco de acústica.Na pesquisa encontramos um livro chamado Acústica Arquitetônica e Condicionamento de Ar do ProfessorPérides Silva. Em uma conversa com o Professor Anderson Higino descobrimos que o autor deste livrohavia sido professor aqui no CEFET-MG. Então procurei alguém que me indicasse um contato com oautor. Encontrei o Professor José Henrique que me disse ser difícil encontra-lo, porém havia uma professorachamada Ester Naves Machado Borges que se formou em física e se especializou em acústica que poderiaajudar. Entrei em contato com esta professora e ela concordou em me ajudar com muito gosto. Nósaprendemos neste trabalho, aparentemente simples, a importância das relações humanas que deve seraplicada em qualquer área profissional. Ainda aprendemos conceitos de acústica que se aplicam a variasáreas da engenharia. Resta agora montar o aparelho aplicando toda essa teoria observando o fator deamplificação a perda com a distância lembrando que os outros fatores como absorção do ar, vegetações eetc. serão desprezadas.

9. Bibliografia

O autor do capítulo é o mesmo do livro. Gerges, Samir. Ruído Fundamentos e controle In: Gerges, Samir(Ed) Ruído: fundamentos e controle 1992 cap. atenuação p. 229-236.

Mendes, Alexandre; Barros, Henrique Lins de. (Ed) Reflexão. In: Mendes, Alexandre; Barros, HenriqueLins de . (Ed) A Física do parque: ciência, história e brinquedos. Belo Horizonte 1997. Cap. 2,p.31- 48.

Silva, Pérides. (Ed) Propagação dos sons nos recintos fechados e ao ar livre. In: Silva, Pérides. (Ed)Acústica arquitetônica e condicionamento de ar. Belo Horizonte 1997. Cap. VI, p. 71-85.

10. Agradecimentos

LACTEA (Laboratório Aberto de Ciência, Tecnologia e Arte);

Ao chefe do DES (Departamento de Ensino Superior) Professor Flávio Antônio dos Santos

CEFET-MG (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais);Professora Ester Naves Machado Borges;Professor José Henrique Martins;Professor Anderson Higino;Professora Márcia Mota Jardim Martini;Professor Paulo Ventura;Professor Dácio Guimarães de Moura;

À coordenadora do SAE (Seção de Assistência ao Estudante) Marlúcia Lopes;

Funcionários técnico- administrativos:Cássio Murilo de Oliveira;Gislene de Fátima Silva;

Colaboradores:Brenno B. Figueiredo;Davidson Coelho Campos;Rodrigo Martins Silva;

Marcenaria e manutenção (CEFET-MG campus II).


970

CO-1-082

O conceito de simultaneidade através de exemplos

Alessandra Renata Lente da SilvaVagner Vani Siqueira

Paulo Batista Ramos [[email protected]]

UNIFEV – Centro Universitário de Votuporanga

Neste trabalho, procuramos ilustrar o conceito de simultaneidade a partir de alguns exemplossimples baseados em algumas variantes do clássico exemplo de um observador que se encontra em umtrem que se move com velocidade constante em relação a um observador externo[1,2]. A partir de umaanálise matemática simples, é possível através de conceitos como velocidade relativa e uma discussãopreliminar a respeito do caráter da velocidade da luz apresentar, mesmo para estudantes com poucoconhecimento matemático, alguns aspectos importantes da teoria da relatividade restrita elaborada porAlbert Einstein.

Exemplo 1

Antes de qualquer coisa, consideremos dois observadores: o primeiro que se encontra em repousoem relação ao solo e um segundo que se encontra no interior de um vagão de trem de comprimento L quese move com velocidade v constante em relação ao primeiro. Suponhamos que o passageiro do trem seencontre exatamente na metade do vagão, quando dois flashes luminosos que se encontram nas extremidadesdo vagão são disparados. Por simplicidade, estaremos assumindo que a velocidade da luz emitida peloflash com relação ao passageiro é igual a c. Do ponto de vista do passageiro os dois flashes emitidos serãoobservados ao mesmo tempo. Levando em conta que os dois flashes se encontram a mesma distância docentro do vagão e possuem a mesma velocidade c, sendo disparados simultaneamente, o tempo que osflashes demorarão a atingir o passageiro será o mesmo. Um observador externo, como era esperado,concorda com o passageiro do trem a respeito de que ele realmente observa os dois flashes ao mesmotempo. Para este observador externo, apesar de que o flash disparado na posição A possua velocidademaior que o disparado na posição B(veja figura 1), eles ainda chegam ao mesmo tempo ao passageiro. Defato, para este observador a velocidade do flash em A é maior do que o flash em B, mas a distânciapercorrida pelo flash em A até chegar ao passageiro é também maior que a distância percorrida pelo flashdisparado em B. De acordo, com a regra usual de composição de velocidades, para o observador externoa velocidade do flash disparado em A é igual a c+venquanto que a velocidade do flash disparado em B éigual a c-v. A figura 1 nos mostra que para o flash disparado em A, a seguinte igualdade é satisfeita

(1)

O primeiro membro da equação acima contém dois termos: o primeiro termo representa a distânciapercorrida pelo trem até o flash ser observado pelo passageiro e o segundo a distância da extremidadeanterior do vagão até o passageiro. O segundo membro da equação se refere à distância total percorridapelo flash A até chegar ao passageiro. Após uma pequena manipulação algébrica, é possível obter que otempo demorado pelo passageiro observar o flash disparado em A é igual a L/2c. O flash disparado emB, possui velocidade menor e igual a c-v, mas por sua vez percorre uma distância menor, ou seja, adistância do ponto B até o passageiro menos a distância percorrida pelo vagão. Nesta situação, a figura 1nos mostra que a seguinte igualdade abaixo é satisfeita,

2)


971

e resolvendo a equação acima para tB, obtemos que o tempo demorado pelo passageiro observar o

flash disparado em B é igual a L/2c. Como era de se esperar, este tempo é exatamente igual ao demoradopelo flash disparado da posição A para chegar até o passageiro. É importante ressaltar que tanto o passageirocomo o observador externo concordam a respeito de que os flashes observados pelo passageiro ocorreramsimultaneamente. O fato decisivo para essa concordância, do ponto de vista matemático, é o caráterrelativo da velocidade da luz emitida pelo flash, ou seja, para o observador externo a velocidade do flashdisparado em A é igual a c+v, pois ocorre no mesmo sentido do movimento do vagão, enquanto a velocidadedo flash disparado em B é igual a c-v, pois se dá no sentido oposto ao movimento do vagão. Neste ponto,uma vez admitida a constância da velocidade da luz, que é um dos postulados da teoria da relatividaderestrita, é possível perceber que haverá uma discordância em relação aos dois observadores. O passageiro,ainda afirmará que os dois flashes foram disparados simultaneamente, uma vez que para ele, de acordocom o princípio da relatividade de Galileu, não é possível distinguir o movimento retilíneo uniforme dovagão. Entretanto, o observador externo afirmará que o passageiro observará primeiramente o flashdisparado em B e depois o flash disparado em A. Isto se deve porque as luzes dos dois flashes possuem amesma velocidade, inclusive para este observador, e o flash disparado em B percorre uma distância menordo que o disparado em A, até chegar ao passageiro.

Figura 1

Figura 1. Flashes sendo disparados simultaneamente nas extremidades de um vagão de comprimento L que se move emlinha reta e com velocidade constante v.

Exemplo 2

Neste exemplo, consideremos agora que o passageiro se encontre na extremidade anterior dovagão e aciona um flash desta posição. Na extremidade posterior do vagão, um espelho refletirá este flashque retornará ao passageiro. Estaremos interessados em calcular o tempo total que o flash demora a voltaraté o passageiro. Do ponto de vista do passageiro, de acordo com o princípio da relatividade de Galileu opassageiro não consegue distinguir o movimento do vagão e assim conclui que o tempo que o flashdemora em percorrer o vagão e retornar a sua extremidade anterior será igual a 2L/c, ou seja, a distânciatotal percorrida pelo flash que é igual a 2L, dividido pela velocidade do flash, que é igual a c. Considerandoque a velocidade do flash é uma quantidade relativa, devemos mostrar que com relação ao observadorexterno o tempo total gasto pelo flash deve ser o mesmo. Para fins didáticos, dividimos o percurso total


972

em dois: (a) ida do flash até refletir na extremidade posterior do vagão e (b) volta do flash da extremidadeposterior até o passageiro. Desta forma, a discussão se assemelha bastante à apresentada no exemplo 1.De fato, para a ida do flash da extremidade anterior à posterior, a situação é semelhante ao tempo gasto,no exemplo 1, pelo flash disparado na posição A atingir o passageiro que se encontrava na metade dovagão. A única mudança na discussão anterior é realizar a substituição L/2 ® L, e assim para este caso aseguinte equação pode ser obtida,

(3)

e então é possível obter que o tempo t1 gasto para o flash chegar na extremidade posterior do

vagão é igual a L/c. Levando em conta esse mesmo raciocínio, na volta do flash da extremidade anterior àposterior, a seguinte igualdade é satisfeita,

(4)

onde resolvendo a equação acima para t2 é possível obter que o tempo de volta do flash é igual a L/

c. Assim sendo, o tempo total de ida e volta do flash disparado será igual a 2L/c. Novamente, como era deesperar, o resultado obtido pelo observador externo é exatamente o mesmo obtido pelo passageiro. A fimde verificar as equações acima, caso o estudante não esteja convencido dos argumentos apresentados, éconveniente que ele desenhe as situações de ida e volta do flash semelhante à situação mostrada na figura1.

Exemplo 3

Consideremos neste último exemplo, uma versão do exemplo clássico tratado na maioria doslivros didáticos quando se discute a medição de intervalos de tempo para diferentes observadores. Em vezde admitirmos que a velocidade da luz é uma quantidade absoluta, estaremos considerando ainda para finsdidáticos que a velocidade da luz é uma quantidade relativa. Nesta situação, o passageiro observa um feixede laser que é disparado do piso do vagão, reflete em um espelho que se encontra no teto e retorna ao piso.O que estaremos interessados em calcular é o tempo total gasto neste percurso pelo feixe. Para umobservador externo, o feixe percorrerá uma distância maior como mostra a figura 2. A velocidade do feixeem relação ao passageiro é igual a c e é perpendicular a velocidade do vagão v e assim a velocidaderesultante para o observador externo será igual a c+v e terá módulo igual a v´ = 22 vc + .Pelafigura 2 é possível perceber que o percurso total do feixe segundo o observador externo é formado pordois triângulos retângulos idênticos, possuindo catetos com as seguintes medidas: H e (v ´ t), onde t é otempo gasto para o feixe alcançar o espelho e que também é o mesmo para o feixe retornar do espelho atéo piso do vagão; e a hipotenusa que é igual ao módulo da velocidade do feixe em relação ao observadorexterno multiplicado pelo tempo t. Usando o teorema de Pitágoras para qualquer um desses triângulosretângulos, teremos que a seguinte igualdade é satisfeita,

(5)

Após um pouco de álgebra, temos que t = H/c e o tempo total de ida e volta do feixe será comoesperado igual a 2H/c. Na dedução apresentada na maioria dos livros-texto, a mudança essencial queocorre é que devido ao postulado da teoria da relatividade de que a velocidade da luz é uma quantidadeabsoluta, o tempo total gasto pelo feixe para o observador externo é maior. De fato, uma vez que a luzpercorre uma distância maior, no caso as duas hipotenusas, mas, ainda com a mesma velocidade c. Doponto de vista matemático, a única mudança ocorre no primeiro membro da equação acima, onde deveaparecer apenas o termo 22 tc × e assim consequentemente a dedução apresentada na maioria doslivros didáticos pode ser recuperada.


973

Figura 2

Figura 2. Trajetória de um feixe de luz, em um vagão de altura H que se move em linha reta e com velocidadeconstante v, vista por um observador externo que se encontra em repouso em relação ao solo.

Considerações Finais

Procuramos ilustrar como o fato de se admitir que a velocidade da luz seja uma quantidade absolutaafeta de maneira decisiva o conceito da simultaneidade. Ou seja, pudemos perceber que dois eventos quesão simultâneos em um dado referencial, no caso para o passageiro do vagão de trem que se movia comvelocidade constante, não serão simultâneos para outro observador que se encontrava em repouso emrelação ao primeiro. Acreditamos que as observações simples apresentadas nos exemplos possam contribuirpara a compreensão da questão da relatividade do conceito de simultaneidade e também servir como umaintrodução de conceitos mais sutis como tempo próprio, comprimento próprio, dilatação do tempo econtração de distâncias que são comuns na teoria da relatividade restrita.

Referências

[1] GAMOW, G., O incrível mundo da Física Moderna São Paulo: Editora Ibrasa, 1980.

[2] TIPLER, P.A., Física. Ótica e Física Moderna São Paulo: Editora LTC S.A., 1995.


974

♦♦♦♦♦ APOIO: CNPq

CO-1-083

O ensino e a aprendizagem de Física: contribuições da História da Ciência e domovimento das concepções alternativas♦♦♦♦♦

Maria José Fontana Gebara [[email protected]]

Instituto de Geociências - UNICAMP

Esse estudo é parte de uma dissertação de mestrado (Gebara, 2001), cujo objetivo principal foiidentificar as concepções alternativas apresentadas por alunos da segunda série do ensino médio sobreo fenômeno da queda dos corpos, verificando até que ponto, procedimentos didáticos que levem emconsideração a História da Ciência contribuem para uma mudança conceitual. Neste artigo descreveremosresumidamente parte das atividades desenvolvidas e apresentaremos algumas constatações decorrentesda análise dos dados obtidos visando subsidiar o trabalho do professor em sala de aula.

O estudo realizado

Nossa pesquisa foi realizada com cinqüenta e cinco alunos da segunda série do Ensino Médio, deuma escola privada da cidade de Campinas, onde éramos responsáveis pelo curso de Física da referida série.De perfil assumidamente tradicional, com aulas expositivas e ausência de atividades experimentais, o colégiopassou a adotar, desde 1998, material apostilado substituindo o livro texto como referência para os alunos.

São comuns as situações de ensino em que o livro didático “apresentando um conjunto de leise definições, muitas vezes representadas através de fórmulas, em exercícios repetitivos de aplicaçãonumérica” (Silva e Saad, 1998, p.43) determina a forma de apresentação do conteúdo. As apostilassão o exemplo extremo dessa situação, com uma abordagem superficial e quantitativa, sem qualquerpreocupação com a discussão dos fenômenos, privilegiam apenas a memorização. Para o aluno fica aimpressão de um conhecimento descartável, tendo como finalidade única o ingresso na universidade.

Mesmo sabendo dos limites rígidos impostos pela “ditadura das apostilas”, consideramos asvantagens de trabalhar em um ambiente familiar maiores que os fatores limitantes, e adaptamos nossapesquisa ao andamento normal das aulas e à seqüência do conteúdo.

Pesquisamos alunos da segunda série, com idades compreendidas entre 15 e 17 anos, e, portanto, jáexpostos à linguagem científica escolar quando empreendemos ao levantamento das concepções alternativas.

Para viabilizarmos o desenvolvimento de nossa pesquisa realizamos levantamentos bibliográficosque permitiram construir uma rede de referências básicas e selecionamos os trabalhos mais representativos.Sugerimos a leitura do trabalho original aos leitores que desejarem uma visão mais aprofundada dessafundamentação teórica.

Considerando também a intenção de comparar nossos resultados com aqueles encontrados naliteratura buscamos nos trabalhos de Gunstone e White (1981), Ruggiero e outros (1985), Berg e Brouwer(1991), Sequeira e Leite (1991) e Curado (1999) modelos para as perguntas das sondagens, adaptadasquando necessário à faixa etária e grau de escolaridade que investigávamos.

A coleta de dados através de questionários escritos, composto de questões abertas, que permitemaos entrevistados responderem livremente, usando linguagem própria e emitirem opiniões, mostrou-semais a adequada aos nossos objetivos, permitindo também otimizar o tempo disponível.


975

1 Os movimentos da Terra não foram mencionados no enunciado, pois, no ensino médio, o habitual é considerá-la como um referencialinercial, o mesmo acontecendo em relação à Lua.

Para a realização da pesquisa desenvolvemos um “módulo alternativo” com duração de oito horas-aula, divididas ao longo de cinco semanas, incluindo-se nesse total duas sondagens e as atividades deensino. Entre a aplicação dos dois testes houve um período de três semanas (seis horas-aula). As questõesda primeira sondagem (pré-teste) e da segunda (pós-teste) não eram idênticas, mas procuravam abordaros mesmos aspectos do fenômeno.

A análise das respostas do primeiro questionário evidenciou um problema que nos levou a introduzir,na segunda sondagem, uma questão cujo enunciado, aparentemente, diferenciava-se dos demais. Verificandoque as palavras “peso” e “massa” eram usadas de forma indiscriminada, como é comum no cotidiano,acrescentamos a questão 1 ao pós-teste para verificar se o problema era semântico ou conceitual.

Análise dos dados dos questionários

Para proceder à análise das respostas das duas sondagens estabelecemos uma categorizaçãosimplificada, dividindo-as em três grupos, de acordo com as explicações fornecidas para cada pergunta. Ouso da mesma classificação simplificou a comparação entre as concepções apresentadas antes e depois dasatividades de sala de aula, e também a comparação com os resultados encontrados na literatura.

Após relatarmos os elementos mais relevantes dentro de cada categoria, procuraremos exemplificá-las, transcrevendo as justificativas apresentadas pelos estudantes.

Pré-teste

Questão 1:Antes de soltarmos, a partir de uma mesma altura, um martelo e uma pena, podemosfazer uma previsão de qual deles chegará primeiro ao chão? Explique sua resposta1.

Questão 2: Caso isso ocorresse na Lua, você poderia fazer uma previsão? Qual atingiria o solo emprimeiro lugar? Justifique.

Questão 3: Duas esferas de mesmo diâmetro, uma plástica e uma metálica são colocadas a doismetros do chão e soltas ao mesmo tempo. Compare o tempo de queda das duas esferas. Justifique.

Questão 4:Um astronauta, na Lua, deixa cair uma ferramenta, a partir de mais ou menos um metrodo chão (Figura 1). Explique o que acontece com a ferramenta.

Figura 1

Pós-teste

Questão 1: Um bloco é colocado sobre uma balança que se encontra dentro de um tubo de vidro(Figura 2). A balança registra a massa do bloco: 5 kg. O que a escala da balança registrará caso o ar sejaretirado de dentro do tubo?


976

Figura 2

Questão 2: Duas esferas de mesmo diâmetro, uma plástica e uma metálica são colocadas a dois metrosdo chão e soltas ao mesmo tempo. Compare as velocidades com que cada uma delas chega ao chão. Justifique.

Questão 3: Um astronauta, na Lua, joga lateralmente uma ferramenta, a partir de uma certa alturado chão (Figura 3). Explique o que acontecerá com a ferramenta.

Figura 3

Na elaboração de uma classificação que permitisse uma leitura simplificada dos resultados, fez-se necessário “submeter-nos a um exercício de epistemologia de senso comum, isto é, refletir sobrenossas experiências diárias livremente (tanto quanto isso é possível para pessoas com algum conhecimentode Física)” (Ruggiero e outros, 1985, tradução nossa).

Tentamos ser particularmente cuidadosos com o uso das palavras “certo” e “errado”, acostumadosque estamos às inúmeras correções de exercícios, onde o sucesso ou o fracasso dos alunos dependem deum valor numérico. Não se tratava de corrigir, mas sim de identificar quais são as causas atribuídas àqueda dos corpos e como o estudante estrutura suas explicações.

As concepções apresentadas, ainda que não condizentes com o pensamento científico são,verdadeiramente, pistas e indícios que podem tornar menos improdutiva, a tarefa de superar os obstáculosque se opõem à aquisição do conhecimento científico.

Nesse sentido estabelecemos as seguintes categorias, ilustradas com exemplos de respostas extraídasdo pré-teste e do pós-teste, não necessariamente pertencentes ao mesmo aluno:

I – respostas cujas justificativas se mostraram incoerentes, às vezes, contraditórias e limitadas.

Se comparar o peso, o martelo é que chegará primeiro ao chão, mas se fizer essa experiência veráque os dois irão chegar ao chão ao mesmo tempo, pois eu acho que nesses casos onde não tem forçaque inicia o movimento a massa é desprezada e o que vai agir é apenas a gravidade. Isso se aexperiência for realizada onde não tenha corrente de ar, pois assim a pena voaria. (pré-teste)

A esfera plástica terá uma velocidade mais rápida, portanto chegará primeiro ao solo e a bolametálica só irá chegar depois de um tempo porque a sua velocidade é menor. Pelo que a plástica tem umaárea mais fácil de descer por ela ser mais leve onde facilita que a força gravitacional não haja sobre elada mesma maneira agindo na outra que é mais difícil, então dificulta cair com uma velocidade muitomais rápida. (pós-teste)


977

2 Felizmente o número de respostas sem justificativa foi praticamente nulo, mas mantivemos essa opção para eventuais necessidades naavaliação do pós-teste.

3 Alguns casos aparecem com asterisco, pois a resposta não pode ser enquadrada em qualquer um dos grupos.

II – nesse grupo houve a necessidade de uma subdivisão, em função da diversidade de justificativasencontradas.

II a – o aluno respondeu à pergunta, mas não apresentou justificativa2:

O martelo, mas eu não sei porque, pois a massa não influencia na velocidade. (pré-teste)

II b - justificativas ingênuas, próximas dos conhecimentos de senso comum, estruturas de pensamentomenos elaboradas.

Acho que chegariam praticamente juntos porque na Lua não tem gravidade, então o martelo e apena chegariam juntos. (pré-teste)

Ela “flutuará” lentamente pela Lua, pois não há uma gravidade, um ar para ela descer e ficar nochão.(pós-teste)

II c – neste grupo encontram-se as respostas cuja justificativa mescla conhecimento intuitivo comconhecimento escolar, sendo que este último aparece colocado de forma equivocada.

Não. Acho que os dois chegariam juntos, porque tenho a impressão que na Lua não existe ar,portanto não há resistência do ar e os dois chegariam juntos. Pode ter alguma coisa a ver com agravidade.(pré-teste)

A esfera de metal vai acabar chegando antes do que a esfera de plástico, mesmo sendo as duascom o mesmo diâmetro, o peso da esfera de metal acaba vencendo mais facilmente a resistênciado ar do que a de plástico, fazendo com que chegue primeiro. (pós-teste)

III – explicações mais elaboradas, apresentam vocabulário científico condizente com a teoria ensinadano ensino médio, poderíamos chamá-las de corretas.

Depende, se ambos forem soltos no vácuo, ambos chegarão ao mesmo tempo ao chão, pois novácuo não existe a resistência do ar que pode e que funciona como um atrito (como uma forçacontrária ao movimento). Se forem soltos em qualquer outro meio que não seja o vácuo, o martelochegará primeiro ao solo, pois a resistência ao movimento terá maior efeito na pena (que é muitomais leve e no caso se o meio for o ar, irá planar). Alem disso a pena tem um diâmetro muitomenor do que o martelo, e o martelo também é mais denso. (pré-teste)

As duas chegarão juntas, pois têm o mesmo diâmetro, esferas iguais. Se fosse jogado uma folha depapel e um livro, o livro chega primeiro e a folha chega planando, pois o ar atrapalha um pouco.Mas se amassássemos a folha fazendo uma bola de papel os dois chegariam juntos. (pós-teste)

A tabela 1 apresenta a organização das respostas, de acordo com a classificação estabelecida3. Aleitura horizontal dessa tabela permite averiguar se o raciocínio explicitado pelo aluno é coerente, aindaque suas respostas não sejam cientificamente corretas.

Uma leitura atenta do material das entrevistas mostrou a riqueza de informações que podem ser obtidascom essa prática, devendo tornar-se uma ferramenta útil nas escolhas pedagógicas, possibilitando a sistematizaçãodas principais concepções alternativas dos estudantes e, indicando assim, as possibilidades de intervenção emsala de aula: 1) não fazem distinção entre “massa” e “peso”; 2) consideram a massa (peso) o fator determinanteda rapidez de queda dos corpos; 3) não relacionam “peso” e “força da gravidade”; 4) entendem a gravidadecomo um fenômeno terrestre; 5) acreditam que ausência de ar implica ausência de gravidade.


978

PRÉ-TESTE PÓS-TESTE

Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3Ali. II c II c II c II c II c II b II c

Ama. II c III III II c II c III II cAna 1 III III III III III III IIIAna 2 I II b II b II b II c II c IIIAna 3 II c III II b II b II c II c II cAna 4 I II c III III III II c IIIAnd. II c III II b II b III III IIIAug. II b I II c II b II c II b II cCar. II b III II c II c II b II c IIICar.2 II c II b II b II b II c III ICín. II b II b I II b II c II c II cCris. II c III II b II c III II c II cCris.2 I III III III II c II c II cEdi. II b I II b II b II c III II bEma. II b I II b II b I III II bFab. II b III II b II b III III IIIFáb.2 II c II c III III II c III IIIFel. II c II b III III III III II cFel.2 II c II b II b II c II b II c II bFer. II c II c III II b II b III IIIFil. III III III II c III II c II cFla. II c II c II c III III III IIIGab. II b I II b I I II b II bGus. II c II c II b II b II c III II cIza. II b II b II b II b I III II bJoa. II c III II c III II c II c IIIJul. II c * II c II b III II c IIIJul.2 II c II b II b II b II c III IIIJul.3 II c II b II b II b II c II c II cKar. II b II b II b II c III III II cKar.2 II c I II b II b II b III II bLia II b II b II b III II c III IIILúc. II c II b II b II b II c II b II cLuc. II b II b II b II c II c II b II cLui. II c II c III III II b III II cLyg. II c II b II b II c III III II cMar. III III II c III III III II bMar.2 II b II b II b I III II c IIIMar.3 II b II b II b II b II b II b II cMil. II c II b II b II b II c III IRaf. II b II b II b II c II c II c II cRap. II c II c II c II c III III IIIRaq. II b I II c II b II c III II bReb. II b II b II b II c II c III IIIRic. II b I I I III I II bSíl. II c III II c III III II c IIITás. II c II b II b III II c III II cTat. II a II a * II c II c II b II cThi. II b I II b II b II b III II bThi.2 II b II b II b III III II c IIITia. II b II b II c II b II c III IIIVin. III III III III II c III II cViv. II c II c III II c II c III IIIJul.4 II b II b II b II c II c II b II bRen. * II a I * II c III II c

Tabela 1


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A análise do pós-teste permite afirmar que passamos a contar com mais respostas enquadradas nogrupo III, sendo que alguns alunos apresentaram uma alteração (positiva) no padrão das respostas. Com aleitura das colunas da tabela foi possível analisar a distribuição das respostas dentro de cada pergunta. Amudança mais significativa aconteceu dentro do grupo II (que apresenta uma subdivisão) tendo ocorridouma troca de tendências, com respostas no grupo IIc em maior quantidade.

Uma análise horizontal da classificação das respostas, mostra diversos casos de alunos queapresentaram uma tendência centrada no grupo II no pré-teste passando a apresentar algumas respostasclassificadas no grupo III.

Da mesma maneira tivemos casos nos quais o padrão das respostas indicou uma “regressão”,justificada talvez pela forma diferente de colocação das questões no pós-teste, levando o aluno a exporsuas concepções alternativas.

As atividades de ensino

Entre a aplicação dos dois questionários desenvolvemos o “módulo alternativo”, composto porseis aulas, durante as quais pudemos fazer uso de diferentes ferramentas e abordagens sobre o fenômenoda queda dos corpos.

Aulas 1 e 2 – Discutindo o pré-teste através da História da Ciência

É comum na explicação de fenômenos do cotidiano das pessoas, as justificativas ligadas ao queé “percebido” ou “ sentido” (Teixeira e Carvalho, 1998) e essas explicações mostram-se bastantesatisfatórias, levando a uma acomodação.

Visto que os participantes da pesquisa estudaram a queda dos corpos na primeira série do ensinomédio e, ainda assim, apresentavam concepções alternativas sobre esse movimento, foi necessário criaruma situação de conflito objetivando questionar as crenças explicitadas na sondagem. Por isso iniciamospela leitura do texto extraído de O nascimento de uma nova Física (Cohen, 1988, p.19-20) abrindo asdiscussões sobre a importância histórica do fenômeno, e mostrando a sua relação com a visão de mundodas pessoas.

Discutimos sobre as explicações filosóficas, religiosas e de senso comum encontradas em diferentesperíodos da História, como justificativas para um mesmo problema, além de que, o conhecimento científicotambém está em permanente construção, e da mesma forma que teorias do passado, reconhecidas comoverdadeiras, foram descartadas, algumas do presente também o serão.

Embora alguns alunos tenham considerado as discussões “pouco proveitosas”, pois estavam maisinteressados em resolver problemas para o vestibular, a maioria mostrou-se participativa e motivada.

Aulas 3 e 4 – Experiências simples

Para criar um conflito naqueles estudantes que apresentaram concepções alternativas distantes dopensamento científico, ou ainda parcialmente ingênuas, elaboramos atividades experimentais simples, quenão exigiam qualquer material sofisticado ou local especial.

Levamos para as salas de aula penas e martelos, realizando a experiência da questão 1, em quepraticamente todos afirmaram que o martelo chegaria primeiro ao chão. Contudo, suas justificativas,apontando para uma relação direta entre a rapidez da queda e a massa do corpo em quaisquer circunstâncias,precisavam ser revistas.


980

4 Adaptado de O nascimento de uma nova Física, I. Bernard COHEN, 1985, p.34-9)

Recorrendo novamente à experimentação abandonamos simultaneamente, a partir de uma mesmaaltura, duas folhas de papel abertas, que chegaram ao chão praticamente ao mesmo tempo. Amassandouma das folhas e deixando–as cair novamente, vimos a amassada chegar primeiro ao chão, embora as duastivessem a mesma massa.

Laranjas, bolas de tênis, bolinhas de aço de diferentes diâmetros e bolas de ping-pong, tambémfaziam parte de nosso material didático e foram colocadas à disposição dos alunos para, eles próprios,repetirem as experiências, a partir de diferentes alturas e composições: laranja com folhas de papel (oraabertas, ora amassadas), bolinha de aço com bola de tênis, martelo com laranja etc..

Finalmente todos pareciam convencidos de que a massa não é o fator determinante no tempo de quedados corpos, já que objetos de mesma massa e formas diferentes não completaram o seu percurso simultaneamente.

Para evidenciar a importância do meio para o movimento de queda soltamos as menores bolinhasde aço (todas iguais), dentro de tubos de ensaio contendo óleo, água e ar4, este último com um pequenopedaço de cortiça no fundo, para evitar que o vidro quebrasse durante a colisão, todas de uma mesmaposição, observando que os tempos de queda não foram iguais.

O que havia de diferente nas três situações era o meio, identificado então como um fator importantedurante a queda, sendo que o mais denso exerce maior resistência ao movimento. Na ausência de um meiomaterial (no vácuo) o movimento de queda torna-se livre, garantindo que todos os corpos caem no mesmotempo, como acontece, por exemplo, na Lua.

Como não havia um tubo de vácuo que nos permitisse “comprovar” a simultaneidade na queda,sem resistência do ar, recorremos ao filme da série Universo Mecânico, mostrando a cena assistida em1971 por milhões de espectadores em todo o mundo, na qual o astronauta da Apolo 11, David Scott, naLua, ao abandonar um martelo e uma pena que caíram simultaneamente no solo lunar, refez a experiênciarealizada no século XVII por Robert Boyle, utilizando um tubo de vácuo.

Portanto, as afirmações relacionando ausência de ar e ausência de gravidade, levando os objetos a“flutuarem” também se mostravam insatisfatórias. Os movimentos lentos do astronauta eram sinal de quea menor atração gravitacional na Lua não atinge apenas o objeto em queda como algumas respostassugeriram, mas também o astronauta, contrariando quem afirmou que seria mais fácil alcançar a ferramentaantes que ela chegasse ao chão, pois a gravidade sobre ela era menor.

Aula 5 – Consultando novas referências

O processo de aprendizagem inclui diferentes etapas, consultar diferentes fontes, extraindoinformações de cada uma delas, faz parte desse caminho. No ambiente escolar recorre-se pouco ao confrontode informações, normalmente o material didático é visto como referência única, comprometendo aaprendizagem e o desenvolvimento da criticidade do estudante. Como lembra Cohen “...devemos terpresente que os estudantes não verificam todas as asserções que lêem nos livros, aceitam sem relutânciaa maior parte delas, particularmente as que encontram nos manuais escolares. A vida é demasiadocurta” (1988, p.31).

No material apostilado que servia de referência para os alunos, a queda dos corpos aparecia comoum exemplo de movimento uniformemente variado, acelerando à razão aproximada de 10 m/s2, caso osefeitos da resistência do ar fossem desconsiderados. Em seguida apresentava a descrição matemática domovimento, com alguns comentários sobre a orientação da trajetória. A “discussão histórica” restringia-sea um comentário sobre as experiências de Galileu na torre de Pisa.


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A situação dos livros didáticos do ensino médio não é muito diferente, atribuindo pouca ênfase aosaspectos históricos. Contudo, consideramos que o processo de aprendizagem deve passar, obrigatoriamente,pelo (re)conhecimento das diferentes maneiras, expressões e julgamentos dados aos assuntos em estudo.

Elaboramos uma atividade para apresentar aos alunos diferentes abordagens sobre a quedados corpos, encontradas em publicações destinadas ao seu nível de ensino. Selecionamos algunslivros no acervo da biblioteca da escola e complementamos com publicações mais recentes.Organizados em grupos de quatro, os alunos atenderam a solicitação de analisar, no mínimo, duasdas fontes e produzir uma resenha, para posterior discussão, contendo suas impressões sobre omaterial.

Aula 6 – Debate sobre a apresentação do movimento de queda livre nos livros didáticos.

De maneira geral os alunos mostraram-se interessados no processo, afirmando que gostaram deconsultar outras fontes e “quando tivessem que estudar para as avaliações” voltariam a fazê-lo.

Consideraram a abordagem do livro Temas de Física (Bonjorno et al., 1997), muito parecida coma da apostila e o Curso de Física (Máximo e Alvarenga, 2000) e Os fundamentos da Física (Ramalho,Ferraro e Soares, 1999), mais claros e completos, além de apresentarem numerosos exercícios. Quanto àspublicaçõesImagens da Física (Amaldo, 1995), Física e Realidade (Gonçalves Filho e Toscano, 1997) eFísica (Gaspar, 2000), ilustradas por explicações interessantes, além de uma preocupação maior emapresentar questões históricas, os comentários foram positivos, mas com restrições quanto ao “pequenonúmero de exercícios”.

Comparações com a bibliografia

O objetivo de comparar nossos dados com resultados da literatura realizou-se de forma satisfatória,comprovando não ser o problema das concepções alternativas uma questão local ou restrita a faixasetárias determinadas, como mostram os dados abaixo:

Em uma investigação realizada com vinte e dois estudantes italianos, com idades entre 12 e 13anos, Ruggiero e outros (1985) identificaram como conhecimentos de senso comum relacionam peso,gravidade e pressão do ar na explicação da queda dos corpos. As explicações apresentadas pelos sujeitosda pesquisa sugeriam: a) que a força da gravidade (entendida como uma propriedade do espaço) agindosobre o peso dos objetos (entendido como uma propriedade desses) causa sua queda; b) a força da gravidadee o peso são duas causas independentes para a queda dos objetos; c) a força da gravidade, o peso e ofenômeno da queda não têm relação. O ar aparece, implícita ou explicitamente, como a causa do peso ouda gravidade ou de ambos.

Berg e Brouwer (1991) apresentam em seu trabalho um levantamento das expectativas de 20professores de Física, quanto às concepções que seus alunos apresentariam sobre força e gravidade, e dasconcepções alternativas destes estudantes. Para a realização deste trabalho, em escolas públicas, privadase católicas do Canadá, foram investigados 315 estudantes, entre 14 e 15 anos, concluindo sua formaçãobásica em Ciências. Os resultados mostraram estudantes de diferentes amostras, respondendo de maneirasemelhante, contudo, a pesquisa demonstrava o desconhecimento dos professores canadenses sobre amaneira de pensar de seus alunos.

Em trabalho recente, Curado (1999) investiga quais concepções alternativas sobre a queda doscorpos, mostram-se preponderantes entre estudantes do ensino médio de Campinas. A pesquisa realizadaem uma escola privada, com cinqüenta e quatro alunos da segunda série, entre quinze e dezesseis anos,mostra uma parcela significativa de respostas relacionando a rapidez da queda à massa ou peso do corpo.


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Com o objetivo de verificar as concepções sobre gravidade de alunos que já concluíram sua formaçãoescolar básica, Gunstone e White (1981) analisaram as respostas apresentadas por 468 alunos ingressantesem uma universidade australiana (não tinham, portanto, a interferência de concepções transmitidas peloensino de nível universitário).

Sequeira e Leite (1991) investigaram as concepções alternativas sobre Mecânica, apresentadaspor vinte e sete estudantes portugueses do quarto ano de Física. Os tópicos investigados foram a quedalivre e as relações entre força e movimento. Os autores afirmam que 52% dos alunos escolheram o objetomais pesado com queda em menor tempo na Terra; justificaram sua escolha afirmando que demorammenos para cair “porque eles são mais pesados”. Nas justificativas para a diferença de tempo entreobjetos de mesma massa (duas folhas de papel) os argumentos foram sofisticados, afirmando, por exemplo,“a superfície da folha de papel é maior que a superfície da ‘bola de papel’, sendo assim, o peso não ficatão concentrado na folha como fica na bola” (tradução nossa).


Os dados obtidos na pesquisa não são conclusivos, pois, após a realização das atividades de ensino,definidas a partir da investigação das concepções alternativas, identificamos casos de regressão no pós-teste. Não descartamos a possibilidade dessas concepções terem sido mascaradas no pré-teste, porjustificativas concisas ou por dificuldades de expressão.

Nas referências encontradas na literatura estão contempladas diferentes faixas etárias, dos 12 anosaté aproximadamente 23 anos (quarto ano do curso de Física), implicando diferentes níveis de escolaridadee de exposição à Ciência escolar. Da mesma maneira estão presentes diferenças históricas e geográficas ediferentes metodologias de ensino.

As respostas surpreendentemente parecidas dificultam o reconhecimento de possíveis causas daresistência das concepções alternativas aos processos de ensino-aprendizagem, fazendo crer que o problemapesquisado tem amplitude maior do que a apontada em cada uma das pesquisas.

Antes da realização desta monografia e da comparação com os dados da literatura formulamos ahipótese, segundo a qual, as dificuldades na obtenção de uma mudança conceitual estavam relacionadasprincipalmente com a metodologia de ensino. Contudo a comparação das concepções apresentadas pelossujeitos de nossa amostra, expostos a um processo de ensino tradicional (ao menos) nos últimos dois anos, eos da amostra de Curado, expostos a um processo construtivista, demonstrou a limitação da hipótese.

São diversos os fatores apontados para justificar as dificuldades dos alunos em aprender Física,habitualmente considerada uma matéria difícil, exigindo grande necessidade de abstração, alto grau deprecisão lógica na resolução de problemas, sofisticação dos tipos de raciocínio requeridos e conhecimentosmatemáticos. Às dificuldades acima devemos acrescentar a questão das concepções alternativas, ou seja,conhecimentos diferentes dos científicos, adquiridos através de experiências do cotidiano, trazidos para asala de aula e que são resistentes ao ensino formal.

A importância que essas dificuldades representam para a aprendizagem parece ser diretamenteproporcional às dificuldades encontradas para detectá-las, identificá-las e transformá-las.

Para que essa mudança conceitual ocorra faz-se necessário utilizar novas estratégias, pois os estudantesnão deixarão facilmente seu confortável paradigma pré-científico, visto que este fornece respostas satisfatóriasàs questões que lhes são colocadas, segundo a “lógica de seu conhecimento/pensamento”.

Embora respaldados por colegas professores, trabalhando com dedicação na forma tradicional, epor “tantos alunos que aprendem dessa maneira”, cresce a importância de promover um ensino maisenvolvente, capaz de trazer encantamento para as maltratadas aulas de Física, preparar e conquistar maisjovens para a Ciência.


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Bibliografia

AMALDI, Ugo. Imagens da Física. Curso completo. São Paulo: Editora Scipione, 1995.

BERG, Terrance, BROUWER, Wytze. Teacher awareness of student alternate conceptions about rotationalmotion and gravity.Journal of Research in Science Teacher. V. 28, n. 1, 3-18, 1991.

BONJORNO, Regina Azenha e outros. Temas de Física. Mecânica. São Paulo: FTD, 1997.

COHEN, I. B. O nascimento de uma nova Física. Lisboa: Gradiva Publicações Ltda, 1988.

CURADO, Maria Clotilde Corrêa.. Ação pedagógica em Física no ensino médio: contribuições daHistória da Ciência – um estudo de caso. Campinas: UNICAMP, Faculdade de Educação, 1999.(Dissertação, Mestrado).

GASPAR, Alberto. Física. Mecânica. Volume 1. São Paulo: Editora Ática, 2000.

GEBARA, Maria José Fontana. O ensino e a aprendizagem de Física: contribuições da História daCiência e do movimento das concepções alternativas. Um estudo de caso. Campinas: UNICAMP,Faculdade de Educação, 2001. (Dissertação, Mestrado). 165p.

GONÇALVES FILHO, Aurélio, TOSCANO, Carlos. Física e Realidade. Volume 1. São Paulo: EditoraScipione, 1997.

GUNSTONE, Richard F., WHITE, Richard T.. Understanding of gravity.Science Education. V. 65,n. 3, 291-299, 1981.

MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. Volume 1. 5. ed.. São Paulo: EditoraScipione, 2000.

RAMALHO JUNIOR, Francisco, FERRARO, Nicolau G., SOARES, Paulo A. T. (1999).Os fundamentos da Física. Volume 1. 7a. edição. São Paulo, Moderna.

RUGGIERO, S., et al. Weight, gravity and air pressure: mental representations by Italian middle schoolpupils. European Journal of Physics Education. V. 7, n. 2, 181-194, 1985.

SEQUEIRA, Manuel; LEITE, Laurinda. Alternative conceptions and History of Science in Physicsteacher education.Science Education. V. 75, n. 1, 45-56, 1991.

SILVA, Aparecida V.P. da, SAAD, Fuad D. Problemas e perspectivas do ensino de Física no municípiode Bauru, SP. In: NARDI, Roberto (org.). Pesquisas em Ensino de Física. São Paulo: ed.Escrituras, 1998. Cap. 3, p.37-46

TEIXEIRA, Odete P. B., CARVALHO, Ana M. P. de. O ensino de calor e temperatura. In: NARDI,Roberto (org.). Pesquisas em Ensino de Física. São Paulo: ed. Escrituras, 1998. Cap. 4, p.47-60


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CO-1-084

O jornal em sala de aula: uma proposta de utilização

Melo, Wolney C.a[[email protected]]Hosoume, Yassukob [[email protected]]

a Mestrando em Ensino de Ciências pelo Instituto de Física e Faculdade de Educação da USPb Instituto de Física da USP

Introdução

Os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) têm como princípio fundamental a indicação dereferenciais para a organização do ensino das Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Essesreferenciais são direcionados no sentido de fazer com que o ensino das disciplinas desta área de conhecimentonão seja apenas propedêutico, mas que realmente seja capaz de produzir um conhecimento realmentesignificativo para o aluno. Nesse sentido a interdisciplinaridade e a contextualização tornam-se fatoresessenciais nos processos de ensino e aprendizagem dos conceitos da Ciência.

Uma das maneiras de concretizar o objetivo de proporcionar uma aprendizagem realmentesignificativa é levar a realidade para a escola, o que pode ser facilitado por meio da utilização do jornal nasala de aula, uma vez que ele nos dá importante contribuição na medida em que traduz, para o grandepúblico, as descobertas e avanços científicos, mostrando utilizações cotidianas dos conceitos da Ciência,lançando, muitas vezes, um olhar crítico sobre o papel da Ciência em nossa sociedade, além de ser umveículo de divulgação e informação de fácil acesso pelos estudantes em geral.

Um aspecto interessante a se notar é que os jornais trazem artigos e reportagens sobre assuntos quedizem respeito à Física, tanto em páginas dedicadas à Ciência, quanto em outros cadernos e páginas, dedicadasa outros assuntos. Podemos citar como exemplo a reportagem que veiculou no caderno especial “Construção”,do jornal “Folha de S. Paulo”, publicado em 27/02/2000. Neste dia, foi publicada a matéria “Sol – aprenda ausar a luz para deixar todos os ambientes da casa mais agradáveis”, em que o foco principal foi uma análisesobre a melhor maneira de se orientar geograficamente a construção de uma casa, buscando um melhorequilíbrio entre o aproveitamento da iluminação proporcionada pelo Sol e as condições de conforto residencial.Utilizando esta reportagem, por exemplo, é possível discutir conceitos como energia luminosa, absorção deenergia, localização geográfica, elevação do Sol nas diversas estações do ano etc.

Um outro aspecto importante a ser destacado é o fato deste tipo de publicação contribuir para queo aluno identifique e aprenda novas aplicações de conceitos físicos em sua vida cotidiana, apresentados emuma linguagem jornalística e não acadêmica. Com isso, os conceitos apresentados tornam-se mais próximosa ele, tornando-se, desta forma, mais significativos.

Neste trabalho, apresento algumas propostas de utilização de artigos de jornais em aulas de Físicano Ensino Médio. Estas propostas se referem a momentos diferentes de utilização. Vou apresentar propostasde utilização de artigos na introdução de assuntos ou conceitos, no desenvolvimento e aprofundamento deconceitos, no fechamento e finalização de temas e na avaliação.

Motivações

O ensino de Física no Ensino Médio é objeto de estudo há algum tempo, tendo sido desenvolvidosvários projetos de ensino, tais como o FAI (Física auto-instrutiva), PEF (Projeto de ensino de Física) e oprojeto do GREF (Grupo de Reelaboração do Ensino de Física). Cada um deles, no seu tempo e ao seumodo, buscou uma maneira de organizar o ensino de Física segundo a proposta pedagógica que o concebeu.


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1 Parâmetros Curriculares Nacionais – Ensino Médio (PCNEM) – página 27.

São projetos bem distintos, com metodologias e concepções bem diferentes. No entanto, possuem em comuma busca de um processo de ensino-aprendizagem que torne os conceitos da Física significativos para o aluno.

Nesta busca por um ensino significativo, as situações cotidianas passaram a ser privilegiadas e aênfase no estudo de situações práticas foi ampliada. Com isso a procura por uma linguagem corretacientificamente e de fácil compreensão tornou-se fundamental, pois dessa maneira a aprendizagem daFísica pode ocorrer de forma eficaz.

Nesse contexto, o jornal diário contribui de forma importante, uma vez que a divulgação de notíciascientíficas ou de aplicação dos conceitos científicos em situações cotidianas faz com que a Física sejalevada para fora das paredes da escola e seja mais facilmente difundida nos meios não acadêmicos.

Normalmente, nos cursos de Física do Ensino Médio, as leituras feitas pelos alunos se resumemaos enunciados de exercícios e à teoria apresentada no livro-texto. No caso do livro-texto, também não éhábito, nem do professor e nem do aluno a leitura do texto explicativo. Normalmente, a leitura se resumeàs formulações matemáticas e aos exemplos de exercícios resolvidos.

Esse tipo de atitude nos leva a pelo menos três sérios problemas:

• um maior distanciamento do aluno em relação aos conceitos físicos apresentados no texto, umavez que o seu único interesse é o de resolver exercícios;

• o aluno não se identifica com os fenômenos apresentados, pois na maioria dos casos, os textosapresentados nos livros são totalmente impessoais e distantes tanto da realidade do aluno, quantodas aplicações dos conceitos físicos em situações cotidianas e reais. Assim, a Física se torna, decerta forma fictícia, uma vez que não são analisadas situações reais.

• ao utilizar essa prática, o professor não contribui para despertar o interesse pela Física e nempara a formação de um cidadão critico quanto ao papel da Ciência no mundo moderno. Oslivros didáticos, com raras exceções, não abordam aspectos da Física Moderna, tais comoRelatividade, Mecânica Quântica ou Cosmologia, que são temas que impulsionam a leitura derevistas tais como Superinteressante, Galileu ou Scientific American.

Eu me arriscaria a dizer que formamos jovens que sabem resolver exercícios, mas que, de certaforma, são analfabetos ou semi-analfabetos em Ciência.

Fundamentação

No texto dos Parâmetros Curriculares Nacionais para as Ciências da Natureza, Matemática e suasTecnologias, encontramos:

[...] “Lidar com o arsenal de informações atualmente disponíveis depende de habilidades paraobter, sistematizar, produzir e mesmo difundir informações, aprendendo a acompanhar o ritmo detransformação do mundo em que vivemos. Isso inclui ser um leitor crítico e atento das notícias científicasdivulgadas de diferentes formas: vídeos, programas de televisão, sites da Internet ou notícias de jornais.

Assim, o aprendizado de Física deve estimular os jovens a acompanhar as notícias científicas,orientando-os para a identificação sobre o assunto que está sendo tratado e promovendo meios para ainterpretação de seus significados. Notícias como uma missão espacial, uma possível colisão de um asteróidecom a Terra, um novo método para extrair água do subsolo, uma nova técnica de diagnóstico médicoenvolvendo princípios físicos, o desenvolvimento da comunicação via satélite, a telefonia celular, sãoalguns exemplos de informações presentes nos jornais e programas de televisão que deveriam também sertratadas em sala de aula.” [...]1


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2 CANDOTTI, Ennio, “Divulgação e democratização da Ciência”, Ciência&Ambiente 23, 2001, p. 5.

A aprendizagem em Física deve estar direcionada ao desenvolvimento das competências ehabilidades indicadas como pilares fundamentais nos PCNEM. Entre elas, destaco:

• Conhecer fontes de informações e formas de obter informações relevantes, sabendo interpretarnotícias científicas;

• Reconhecer a Física enquanto construção humana, aspectos de sua história e relações com ocontexto cultural, social, político e econômico;

• Ser capaz de emitir juízos de valor em relação a situações sociais que envolvam aspectos físicose/ou tecnológicos relevantes.

Os itens destacados acima são os que acredito poderem ser bem desenvolvidos por meio de análisese estudos feitos em artigos (de jornal) que abordem temas ligados ao desenvolvimento científico e tecnológico.

Discussões sobre a relação custo-benefício-risco de viagens espaciais tripuladas, por exemplo, permitemum debate sobre questões que envolvem o desenvolvimento da Ciência e o poder econômico. Essas discussõesganham uma amplitude maior por ocasião de um acidente como o da Colúmbia, nos EUA.

No entanto, algumas notícias tomam um ar sensacionalistas, fazendo com que, segundo o físicoEnnio Candotti2, os avanços da ciência e suas aplicações tecnológicas gerem “temor e desconfiança nasociedade”. Isso ocorre ao mesmo tempo e em velocidade semelhante à admiração e encanto que a própriaciência provoca no cidadão. Devido a esse caráter ambíguo, a divulgação do que se faz e do que sepretende fazer ganha uma importância extra.

Cada vez mais os grandes veículos da imprensa reconhecem e dedicam mais espaços destinados àciência e tecnologia, procurando transmitir, em linguagem acessível, o significado dos avanços científicose o que eles podem representar em termos de transformações culturais, sociais e tecnológicas. No entanto,selecionar o que é uma boa notícia nem sempre é fácil. O profissional que trabalha com jornalismo científicona maioria das vezes não tem formação em ciência. Desta forma, o que ele escreve depende muito mais dafonte da qual recebeu a notícia e da leitura que faz do material recebido.

Devemos, no entanto, ficar atentos à interpretação dada pelo jornalista e às traduções efetuadas.Algumas vezes por descuido, outras por desconhecimento conceitual, são cometidos erros que podem serexplorados em sala de aula. Por exemplo, por ocasião da destruição da estação espacial MIR, foi publicadano jornal Folha de S. Paulo uma figura mostrando a trajetória de queda da MIR. O problema foi a indicaçãoem uma figura ilustrativa de uma soma vetorial entre os vetores velocidade e aceleração. Esse erro conceitualde efetuar uma soma vetorial entre grandezas diferentes pode ser abordado em uma aula para se exemplificarum tipo de erro que não pode ser cometido, podendo resultar, inclusive, em uma atividade em que osalunos devam reconstruir a figura corrigindo o erro cometido.

Ler notícias científicas extraídas de jornais nas aulas de Física contribui para qualificar a Físicaenquanto uma ciência de aplicação cotidiana, diminuindo a desconfiança quanto à sua aplicação, ao mesmotempo em que proporcionamos ao aluno a oportunidade de contato com uma linguagem jornalística, maispróxima do cotidiano, ao tratar de conceitos científicos. Paralelamente a isso estamos proporcionando aoaluno um pouco do que poderíamos chamar de atualidades e aplicações científicas no estudo da Física.

Textos e estratégias de utilização

Na seqüência são apresentadas as metodologias propostas para a utilização de algumas reportagens extraídasdos jornais Folha de S. Paulo e O Estado de S. Paulo. Os textos foram selecionados a partir do seguinte critério:


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• Texto 1: texto para introdução a um tema que é abordado no Ensino Médio;

• Texto 2: composição de 3 textos para desenvolvimento/aprofundamento de determinado tema,proporcionando inter-relações com outros conceitos físicos;

• Texto 3: texto para apresentação de tema normalmente não estudado no Ensino Médio;

• Texto 4: texto para avaliação de conteúdos previamente estudados;

Texto 1

Qualquer superfície plana e brilhante pode ser um espelho

(Folha de S. Paulo – 07/08/1995 – seção Como pode?)

O texto explica que para uma superfície se comportar como um espelho, ela deve ter uma superfícielisa e polida, em que as irregularidades sejam as mínimas possíveis. No final, explica como são feitos, apartir de uma placa de vidro transparente, os espelhos planos comuns

Este texto pode ser utilizado no início do estudo da reflexão da luz, uma vez que o seu fococentral é discussão do que faz com que uma superfície permita ou não a visualização nítida da imagemrefletida.

Para isso, uma estratégia interessante é a de se verificar o conhecimento prévio dos alunossobre espelhos. Não sobre o objeto em si, uma vez que é de conhecimento público e geral. O quedevemos investigar é o conhecimento que o aluno possui sobre as características da superfície de umespelho.

Sugiro, então, a aplicação de um pequeno questionário que deve ser respondido antes da leitura dotexto, com as seguintes perguntas:

Além dos espelhos, que outros objetos ou “coisas” podem ser utilizados para a visualização nítidada imagem refletida?

Como deve ser a superfície do corpo para que ele se comporte como um espelho?

Quais as características, relacionadas à superfície, são responsáveis pelo fato do papel alumínioprimeiramente fornecer uma imagem nítida e, após ser amassado e alisado novamente, não formar maisuma imagem nítida de seu rosto?

De que maneira podemos transformar um pedaço de vidro comum em um espelho?

Após a leitura do texto, aplicamos o mesmo questionário, acrescido de uma quinta pergunta:

O que você aprendeu de novo com a leitura desse texto?

As respostas dadas pelos alunos após a leitura do texto indicaram um melhor entendimento dascaracterísticas que a superfície espelhada deve ter para que a imagem possa ser visualizada com nitidez.Com isso, podemos concluir que foram alcançados os objetivos principais da atividade, que eram:caracterizar as propriedades da superfície e como construir um espelho plano a partir de uma placa devidro.

Após a aplicação dessa dinâmica, introduzimos os conceitos de reflexão da luz e discutimos ostipos de espelhos e suas aplicações.


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Texto 2

Tijolo de barro deixa casa quente no inverno / Recursos para manter a casa aquecida / Sol:aprenda a usar a luz para deixar todos os ambientes da casa mais agradáveis

(Folha de S. Paulo – 07/06/1992 – caderno Tudo)(Estado de S. Paulo – 11/05/1997 – caderno de Negócios & Oportunidades)(Folha de S. Paulo – 27/02/2000 – caderno Construção)

O tema central dos três textos selecionados é a utilização de conceitos e propriedades físicasvisando um maior conforto térmico e luminoso. A partir da movimentação do Sol e da utilização demateriais que são isolantes térmicos, o texto explica formas de utilização desses materiais que ajudam naclimatização da casa.

Neste caso, estamos na realidade nos utilizando de uma combinação de textos, buscando aaplicação de conceitos diferentes (propagação da luz, posição do Sol, condutores e isolantes térmicos)em uma situação prática do cotidiano. É muito comum ouvirmos falar que, no momento de construirou comprar uma casa, devemos dar preferência para a face norte. No entanto, não sabemos o porquêdisso.

Assim, esse conjunto de textos pode ser utilizado com o objetivo de fornecer subsídios para que oaluno desenvolva um trabalho em que o produto final seja a elaboração de uma planta (ou maquete) deuma residência que, por meio de conceitos físicos, atenda aos padrões de conforto térmico e de luminosidadesem que, para isso devamos utilizar de forma excessiva a eletricidade com ar condicionado e lâmpadasdurante o dia. Essa proposta permite um trabalho interdisciplinar, uma vez que podemos trabalhar emconjunto com disciplinas como Artes e Geografia, por exemplo. Podem ser feitas, também, estimativas dequal seria a economia de energia elétrica em função da não utilização de ar condicionado e do nãofuncionamento de lâmpadas elétricas incandescentes durante o dia.

Lembrando que vivemos uma situação de crise energética, não deixa de ser uma atividade quecontribui para a formação de um cidadão crítico e consciente.

Texto 3

Um novo estado das coisas – pesquisadores dos EUA criam novo estado da matéria, baseado emteoria de Einstein de 1924

(Folha de S. Paulo – 23/07/1995 – seção Ciência)

Normalmente os estados físicos da matéria, estudados na Escola, são o sólido, o líquido e o gasoso.Alguns professores ainda comentam o estado de plasma. No entanto a maioria dos alunos termina oEnsino Médio conhecendo apenas os três primeiros, citados acima.

Este texto proporciona um aprendizado de conceitos que normalmente não são trabalhados naescola e que dizem respeito à Física do século XX e, para ser mais específico, nos remete a um trabalhodesenvolvido por Albert Einstein (do qual os alunos já ouviram falar) e a um outro físico indiano, SatyendraNath Bose, do qual os alunos certamente nunca ouviram falar. Nesse sentido, acho que uma discussãointeressante a ser feita trata do trabalho conjunto de físicos de nacionalidades diferentes, que podem tantoestarem situados em um mesmo instituto de pesquisa, quanto em países diferentes e, mesmo assim,trabalharem em conjunto.


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Outro aspecto importante a ser destacado é o da criação de modelos teóricos que, muitas vezes,são verificados experimentalmente muitos anos mais tarde. Essa análise nos remete à discussão sobre aFísica experimental e a Física teórica.

Na utilização desse texto em sala de aula, os alunos se mostraram muito curiosos quanto a formacomo se apresenta esse novo estado da matéria e quanto às aplicações tecnológicas que proporcionará.Essa curiosidade fez com que buscassem mais informações tanto sobre o condensado, quanto sobre ofísico Satyendra Bose. Outra curiosidade que tiveram e que proporcionou uma discussão bastante rica foisobre a tecnologia necessária para se atingir temperaturas tão baixas quanto a necessária para a formaçãodo condensado de Bose-Einstein.

Texto 4

Estudo mostra que bandeira não tem como cumprir regra / A cinemática do pênalti: Físicaexplica dilema do goleiro na hora de defender um pênalti

(Folha de S. Paulo – __/1990 – caderno Esporte)(Folha de S. Paulo – 05/07/1990 – caderno Esporte)

Os dois textos selecionados se referem aos conceitos de cinemática, bastante estudados no EnsinoMédio e foram utilizados em avaliações bimestrais. Em ambos, busca-se a análise de situações corriqueirasem um jogo de futebol. No primeiro, justifica-se baseado no tempo de reflexo que o bandeirinha jamaisconseguirá, nas situações limites de impedimento, uma precisão absoluta de que sua marcação foi correta.No segundo, também a partir do tempo de reflexo e da velocidade da bola, conclui que o goleiro,partindo no mesmo instante em que a bola, não conseguirá alcançá-la antes que tenha entrado no gol.

Ambos os textos, por se tratarem do esporte preferido dos brasileiros, tendem por si só a chamaro interesse dos alunos.

A proposta que encaminho é a de utilização desses textos para se avaliar a interpretação de textoe o raciocínio proporcional a partir de problemas que relacionem a velocidade da bola, a distância a serpercorrida por ela e o tempo de reflexo, tanto do bandeira, quanto do goleiro.

Aqui vai uma sugestão de problema que pode ser proposto:

Considerando a bola lançada com velocidade de 5m/s (como assinala o nº 3 da figura), o atacanteque foi lançado apresenta, já no momento do lançamento, velocidade de 7m/s e considerando ainda otempo de reflexo do auxiliar (bandeirinha) de 0,15s (15 centésimos de segundo), determine:

até o auxiliar ver o lance e levantar a bandeira, a bola já terá percorrido qual distância?

para que o atacante não seja considerado em impedimento, ele deverá estar quantos metros atrásdo último zagueiro (que estava inicialmente parado). Considere que o zagueiro continua parado após olançamento, reclamando que houve impedimento.

Considerações finais

A partir da utilização dos artigos 1, 3 e 4 em sala de aula, com diferentes dinâmicas e em diferentesmomentos, pude verificar que a motivação do aluno em relação às “novidades” apresentadas fez comque aumentasse o seu interesse por temas relacionados à aplicações práticas da Física Clássica e a


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conceitos de Física Moderna. Isso se verificou por meio de comportamentos tais como: trazer novasreportagens de outros jornais e principalmente de revistas de divulgação científica tais comoSuperinteressante, antiga Globo Ciência, Galileu e atualmente Scientific American. Alguns alunoschegaram a trazer textos sobre esportes a vela, extraídos de revistas de esportes náuticos. Osquestionamentos variaram desde entendimento sobre o texto da reportagem até sobre a aplicação práticados conceitos apresentados no texto.

Em relação ao texto 2, pretendo utilizá-lo no momento em que estiver trabalhando com osconceitos de condutores e isolantes térmicos, na termologia. Para isso, pretendo utilizar a estratégiaproposta de um trabalho em que os alunos possam elaborar o projeto de uma residência em que osfatores discutidos no texto sejam levados em consideração na buscar de um maior conforto térmico eluminoso.

Por fim, creio que a utilização de jornais em aulas de Física não é apenas mais uma nova estratégiapara se ensinar os conteúdos tradicionais. Muito mais do que isso, penso que é uma maneira de se aprender,desde os conteúdos tradicionais até conceitos que normalmente não são estudados na escola. Conteúdosesses que são abordados, ou porque achamos (erroneamente na maioria dos casos) que os alunos não vãoconseguir entender ou porque ficamos muito presos aos livros-texto tradicionais em que a ênfase é aresolução de exercícios.

O uso desse tipo de leitura pode servir como ponto de partida para leituras mais profundas denossa literatura de divulgação científica. Cito como exemplo desse fato alguns alunos que seinteressaram tanto por leituras científicas de divulgação que se tornaram assíduos leitores de artigosde autores como Marcelo Gleiser, José Reis e Marcelo Leite, além de livros de autores como StephenHawking ou Carl Sagan, entre outros. Isso faz com que o professor também seja forçado a manteruma leitura freqüente, uma vez que fatalmente será questionado sobre esta ou aquela reportagem oueste ou aquele livro.


991

Referências

AGÊNCIA FOLHA. Material equilibra temperatura. Isolante protege casa do calor excessivo no verão;no inverno, impede sua saída? Folha de S. Paulo, São Paulo, 27/fevereiro 2000. Construção, p. 2,

ALBEA, R. Tijolo de barro deixa casa quente no inverno Folha de S. Paulo, São Paulo, 07/junho 1992.Tudo, p. 2,

BALLOTI, M. Recursos para manter a casa aquecidaO Estado de S. Paulo, São Paulo, 11/maio 1997.Negócios & Oportunidades, p. 1,

CANDOTTI, E. Divulgação e democratização da Ciência? Ciência & Ambiente, Santa Maria - RioGrande do Sul, v. 23, n. 23, p. 5-13, julho/dezembro 2001.

CUNHA, P. A mídia pode auxiliar no ensino de Ciências? Folha de S. Paulo, São Paulo, maio/junho2001. FolhaEducação, p. 4,

LUCÍRIO, I. D. Jornalismo responsável? Folha de S. Paulo, São Paulo, maio/junho 2001.FolhaEducação, p. 2,

MASSARANI, L; MOREIRA, I. C. A retórica e a Ciência dos artigos originais à divulgação científicaCiência & Ambiente, Santa Maria - Rio Grande do Sul, v. 23, n. 23, p. 31-47, julho/dezembro 2001.

MEC - SECRETARIADE EDUCAÇÃO MÉDIA E TECNOLÓGICA. Parâmetros CurricularesNacionais? Brasília, 2000. 58 p.

REDAÇÃO. A cinemática do pênalti. Física explica dilema do goleiro na hora de defender um pênalti?Folha de S. Paulo, São Paulo, 05/julho 1990. Esportes,

REPORTAGEM LOCAL. Estudo mostra que bandeira não tem como cumprir regra? Folha de S. Paulo,São Paulo, 1990. Esportes,

SANTIAGO, F. Sol: Aprenda a usar a luz para deixar todos os ambientes da casa mais agradáveis? Folhade S. Paulo, São Paulo, 27/fev 2000. Construção, p. 1,

SILVESTRE JR, P. F. Um novo estado das coisas? Folha de S. Paulo, São Paulo, 23/julho 1995. Mundo,Coluna Ciência.

VOLPATO, G. L. Publicação Científica? 1 ed. Botucatu: Santana, 2002. 119 p.


992

CO-1-085

O lúdico como ferramenta no ensino de Física

Vagner Camarini Alvesa[[email protected]]Marlene dos Santos Bertolinib [[email protected]]

a Universidade do Oeste Paulista – UNOESTEbRede Pública do Estado do Paraná – Ensino Médio

O ser humano só avança para conquistas quando se sente insatisfeito, consciente e motivado paracriar, recriar, partilhar, avançar e recuar, enfim, compreender que faz parte de um processo vê-lo como tal.Nesse contexto, a insatisfação adquire “ares” gigantescos, possibilitando alavancar o desenvolvimento.

Esta pesquisa partiu do meu inconformismo frente à desmotivação e conseqüente desinteresse dosalunos em aprender física. No princípio, não estava bem delineado o que eu queria, só sabia que eramnecessárias mudanças amplas no conceitual atitudinal e procedimental. Situando-me enquanto aluna? Quandoera mais fácil aprender ?

A idéia de realizar um trabalho com o lúdico surgiu de uma insatisfação minha, enquantoprofessora. Muitas vezes acredita-seva estar bem preparadoa, motivadoa para uma aula e me viadiante de uma turma, grande, desmotivada e aversaavessa à física, o bom humor e a contextualizaçãodos conteúdos que nem sempre se consegui consegue, tornam meus aliados na tentativa de uma aulamenos tradicional e mais dinâmica. Tais recursos sãoeram insuficientes sentia-me impotente, faltava-me ferramentas, “conhecimento” de uma pedagogia transformadora que possibilitasse a motivaçãopelas aulas e que meus alunos pudessem então compreender a física globalizada como parte de seucotidiano.

Está claro que os alunos teriam dificuldades de aprendizagem na construção desses conhecimentosque estava sendo exposto e eu, estava implicada nesse processo.

Sabe-se que os adolescentes desmotivados na escola, podem ter muita motivação fora dela e estame parece a alternativa a ser explorada, mesclando minhas aulas com atividades lúdicas.

Diante dessa problemática surge uma necessidade “quase urgente” de uma mudança em minhaprática pedagógica.

Shor, em seu livro-diálogo com Paulo Freire aponta uma provável razão pela desmotivação dosestudantes em sala de aula.

“Os estudantes são excluídos da busca. As respostas lhe são dadas para que as memorizem. Oconhecimento lhes é dado como um cadáver morto de informação – um corpo morto de conhecimento –e não uma conexão viva com a realidade deles. Hora após hora, ano após ano, o conhecimento não passade uma tarefa imposta aos estudantes pela voz monótona de um programa oficial”. ( Sshor, 1987, p. 17 )

Com esse pensamento Shor aponta uma estratégia de interação onde se busca o conhecimento dasexpectativas do aluno e de seu vivido.

...”Quando começo um curso, não posso Ter como certa a motivação dos estudantes. Procurodescobrir o perfil da motivação – a favor do quê e contra o quê. Só posso descobrir isso observando o queos estudantes dizem, escrevem e fazem. Mas em primeiro lugar, devo estabelecer uma atmosfera em queos estudantes concordem em dizer, escrever, e fazer o que é autêntico para eles. Para ajudá-los a dizermais, contenho minha própria fala inicialmente, para dar mais espaço à sua fala. Desse modo, o ponto departida da educação do estudante em classe é também o ponto de partida da minha educação.”


993

A experiência com gincanas recreativas e culturais, semanas de aulas diferentes, quando os alunosexperimentam, participando ativamente do processo, motivados, refletindo suas jogadas e descobertas,despertou minhaa consciência acerca dessa atividade lúdica como possibilidades de incluí-las como umaferramenta pedagógica noas processo ensino-aprendizagem,aulas permitindo de forma mais tranqüila edivertida a construção do conhecimento em física.

Enquanto jogam, os alunos permanecem descontraídos e interessados, será que esse momento propiciaao aluno aprender a aprender? O esforço utilizado nas jogadas permite criação de estratégias, desenvolvimentodo pensamento lógico e desenvolvimento que facilitará o aprendizado de forma mais tranqüila?

Muitos professores diante da nuvem de desmotivação que paira sobre a escola usam a criatividadee se esforçam para resgatar o interesse dos alunos dentro da sala de aula, buscando restabelecer para oaluno o prazer de estar cara a cara com o professor fazendo da aula um programa interessante, para issoutilizam, música, jogos, dramatizações e experimentos. O que é tudo isso, que não o uso de atividadeslúdicas no processo.

A literatura a respeito de jogos no processo de ensino-aprendizagem está começando a se desenvolverno Brasil. Já existem artigos em revistas especializadas e teses que tratam dos jogos como meio paraensinar.

Segundo Cardoso (1996), o jogo não pode ser entendido apenas como veículo, como instrumento,como técnica ou como procedimento para provocar a aquisição do conhecimento. Ele também provocaum clima de desafio, de espontaneidade, e a interação aluno-aluno, aluno-professor são facilitadas assimcomo o desenvolvimento da autonomia no aluno.

Pensando neste tipo de aula, com jogos, simulações, técnicas que despertem a curiosidade e interessedo aluno, que propiciem interação e cooperação alunos-alunos e alunos-professor , possibilitando aconstrução do saber. O desafio é transformar agora o perfil do professor para que possamos ter um futurodiferente, afirma Noffs, segundo publicação na revista ISTOÉ/1458 ( 10/09/97, p. 70 – 72 ),. Noffsdefende a formação de um professor sensível, que interaja com seus alunos, considerando seu cotidiano esuas necessidades.

1.1 - FOCO DE ESTUDO DA PESQUISA

O objetivo principal destae pesquisatrabalho é estudar como se constrói o conhecimento emfísica quando utilizamos atividades lúdicas, pensando em alavancar a motivação e interesse do aluno emaprender física, possibilitando um melhor aprendizado e maior conexão entre os conteúdos estudados esua vida.

METODOLOGIA DA PESQUISA

Para a realização destea trabalhopesquisa foi utilizada uma turma de lº ano de ensino médio daFUNET - FUNDAÇÃO EDUCACIONAL DE TOLEDO – Escola Comunitária de Toledo – EducaçãoInfantil, Ensino Fundamental e Ensino Médio. No primeiro semestre as aulas foram ministradas semexploração de estratégias lúdicas, realizadas de forma expositiva, com discussões, listagens de exercícios,enfim mais tradicional e no segundo semestre utilizou-se o lúdico possibilitando um paralelo com o primeirosemestre, podendo assim verificar com os mesmos alunos qual o nível de aprendizado nos dois semestresde 1999. As informações foram coletadas em sala de aula em situações reais de aprendizagem, quando dautilização do lúdico nas aulas de física. Outro instrumento utilizado para coletar dados foi um questionáriocomposto pôr 2 questões conforme anexo I.

Neste estudo, foram desenvolvidas três fases:


994

Fase I - Investigação

Nesta fase foram realizados os registros sistemáticos de informações com o auxílio de questionáriocom questões objetivas, aplicado aos alunos com o objetivo de coletar dados necessários para análise daopinião dos mesmos acerca das aulas de física e quais as estratégias que facilita o aprendizado para o aluno.

Com a finalidade de aumentar conhecimentos e informações sobre o assunto, foram executadasalgumas atividades complementares:

Revisão da literatura, seleção de artigos e livros sobre este tema, objetivando a fundamentaçãocom definições e conceitos.

Visitas e conversas informais com outros professores, buscando elementos essenciais para queocorra um bom aprendizado.

Pesquisa de observação do comportamento de alunos de diversas séries, quanto à sua motivação eseu interesse em aprender.

Fase II – Desenvolvimento das atividades lúdicas

Nesta fase a turma desenvolveu as atividades propostas, sempre sendo observados e registrossendo realizados para as discussões e análise que farão parte deste trabalho.

Fase III - Análise final e elaboração do relatório

Nesta fase após analisar as informações coletadas, o relatório foi elaborado sempre observando seas informações obtidas estavam coerentes com os registros das informações oriundas dos alunos.

INSTRUMENTOS DE COLETA DE DADOS

Os dados foram coletados de fontes primárias pessoais composta por alunos do 1º ano do EnsinoMédio da Escola Comunitária de Toledo – Educação Infantil, Ensino Fundamental e Ensino Médio, Instituiçãoda rede Particular de Ensino – na cidade de Toledo – Paraná, no período de Agosto à novembro de 1999.

Na primeira etapa da coleta de dados com os alunos foi utilizado como instrumento um questionárioestruturado com questões objetivas bem simples, objetivando coletar dados para quantificar de que formao aluno aprende e que tipo de aula vai de encontro à sua expectativa e necessidade de estudante, capaz dedespertar sua curiosidade e interesse.

O tempo médio de preenchimento do questionário foi de 5 minutos, durante o preenchimentosurgiram poucas dúvidas, as quais foram dirimidas no momento.

O questionário utilizado nesta primeira parte de estudo foi constituído de 10(dez) questões simples,distribuídas em duas partes descritas a seguir:

Parte I - Metodologia utilizada pelo professor

Foram inseridas sete questões com a finalidade de identificar que estratégias utilizadas em sala deaula são mais valorizadas pelos alunos e que consequentemente promove um maior aproveitamento deaprendizado.


995

Parte II – Tipos de aprendizagem

Foram elaboradas três perguntas com o objetivo de identificar de que forma o aluno aprende maisfacilmente, se ele é mais auditivo, mais visual ou mais sinestésica.

A Segunda etapa da pesquisa deste trabalho partiu de observações feitas em sala de aula da turmado lº ano do ensino médio da FUNET – FUNDAÇÃO EDUCACIONAL DE TOLEDO – EscolaComunitária de Toledo – Educação Infantil, Ensino Fundamental e ensino Médio.

As observações e registro das aulas em que foi utilizado atividades lúdicas nos serviu comoinstrumento de coleta de dados para análise e discussões realizadas nesta pesquisa.

As atividades utilizadas em sala de aula foram selecionadas visando a observação de aspectoscomo motivação, nível de aprendizado e interesse. Como o maior objetivo é a motivação para desenvolveratividades de física, foi selecionado atividades que julguei favoráveis no sentido de despertar e manter ointeresse dos estudantes.

Uso de quebra-cabeças desenvolvido em grupo contendo no verso uma reportagem foi utilizadopara produzir uma competição saudável entre os grupos buscando, além da fixação de conteúdos de física,atenção, concentração, pensamento lógico, compreensão de textos e o desenvolvimento da capacidade deinterpretação e síntese de textos gerais e específicos.

Jogos de cartas foram utilizados com o objetivo de familiarização e uso correto de conceitosfísicos, além de produzir uma grande interação entre alunos.

O uso de musica clássica foi uma ferramenta utilizada em um número grande de aulas, com oobjetivo de criar um ambiente tranqüilo para facilitar a aprendizagem. Nesta mesma linha de pensamento,Piers (l977) “um ambiente de aprendizagem constitui-se em um convite para aprender”.

Brincando com alavancas assim chamada pelos alunos essa atividade buscou o contato e manuseiocom os diversos tipos de alavancas existentes na escola.

Construindo alavancas – essa atividade foi realizada com o objetivo de oportunizar aos alunos suaprópria experimentação, pesquisa e construção.

Brincando com velocidade – atividade foi desenvolvida em campo com objetivo de desenvolver oraciocínio lógico e a relação física X cotidiano X matemática.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

O tempo médio de preenchimento do questionário foi de 5 minutos, durante o preenchimentosurgiram poucas dúvidas, as quais foram dirimidas no momento.

O objetivo desse trabalho foi o de analisar a motivação e interesse do aluno, quando da utilizaçãode atividades lúdicas em sala de aula de física do ponto de vista de sua significação pedagógica. Estaetrabalhopesquisa foi motivadoa pelas observações desta pesquisadora em sala de aula durante suas própriasaulas, foram utilizadas entrevistas com professores de física e com alunos, anotações durante minhaspróprias aulas em uma escola da rede particular de ensino – FUNET.

A aquisição de conhecimentos físicos, não é algo tão simples de mensurar, o processo de ensino –aprendizagem é lento e gradual, cada aluno tem um ritmo, que deve ser respeitado. Todas as evidências econtra evidências de aprendizagem foram retiradas de situações reais de ensino – aprendizagem dos contextosde pesquisa e evidenciam sucessos ou falhas nesse processo.

Atualmente, segundo Whitehead (1992/1993), o foco do processo mudou da influência dasmetodologias e estratégias de ensino para a importância de compreender o processo de aprendizagem que


996

ocorre no aprendiz. A pedagogia do ensino passou então do ensino com foco no professor para o ensinocom foco no aluno, centralizando assim a atenção na aprendizagem. Essa mudança tem implicadodiretamente nas atitudes dos professores, que passam, “evoluem” de técnicos especialistas a educadores eque possuem além das habilidades e técnicas de ensino, a capacidade de entender e direcionar o processodo ensino-aprendizagem.

Ao analisar e interpretar os dados obtidos pôr meio dos instrumentos de coleta de registros jáespecificados. Todas as descrições e interpretações são construídas acerca da interação que ocorre na salade aula entre os alunos e entre alunos e professor em situações de ensino – aprendizagem em que foiutilizado o ludicismo, assim como os fatos que passam e se são pertinentes ou não ao processo de aquisiçãode conhecimentos físicos.

No início dessea trabalhopesquisa, foi aberto uma discussão com os alunos da turma que estariapesquisando sobre de que forma gostariam que fosse as aulas de físicas, e de que maneira eles aprendemmais facilmente, a discussão foi bastante calorosa onde os alunos tiveram oportunidade de colocar suaopinião. Foi preciso, porém analisar melhor as opiniões dos alunos, para tanto foi elaborado um questionáriobem simples o qual seria respondido pôor dezenove alunos do 1º ano de ensino médio da FUNET quefariam parte da pesquisa.

Primeiramente, são analisados e discutidos os dados coletados pelo questionário respondidopelos dezenove alunos que compõem o 1º ano do ensino médio da FUNET – instituição particular deensino na cidade de Toledo – Paraná, que serão apresentados de acordo com os objetivos estabelecidosneste estudo, distribuídos e analisados segundo as duas partes que foram divididas as variáveis, asaber:

Na Segunda parte deste capítulo serão descritas e analisadas as atividades lúdicas utilizadas emsituações de ensino–aprendizagem. Estas atividades serão apresentadas e analisadas de acordo com a suautilização em sala de aula.

ANÁLISE DAS VARIÁVEIS

Inicialmente, buscou-se caracterizar qual tipo de metodologia, os alunos mais gostavam e quevinham ao encontro de sua expectativa.

Metodologias utilizada pelo professor

Esta questão foi formulada com a finalidade de se obter uma ordem de classificação, pôr grau deimportância, entre sete metodologias previamente definidas. Estas metodologias foram enumeradas pelosrespondentes de 1 até 7, sendo ( 1 ) para a mais importante, (2) para o segundo mais importante, (3) parao terceiro mais importante, (4) para o quarto mais importante, (5) para o quinto mais importante, (6) parao sexto mais importante e (7) para o menos importante. Utilizou-se as variáveis de letras a, b, c, d, e, f, g,do questionário ( ver anexo), sendo seus resultados, a seguir, dispostos em tabelas ilustrativas e suacolocação média final.

1. Aulas dinâmicas com conteúdos relacionados com o seu cotidiano ( dia a dia ), 42, 1 % dosrespondentes ( 8 alunos de um universo de 19 alunos) classificaram como a metodologia mais importantepara uma aula de física. Posição média final 1º lugar.


997

VARIÁVEL

Aulas dinâmicas

com conteúdos

relacionados com

o seu cotidiano

TOTAL

VALOR

ATRIBUIDO

1

2

3

4

5

6

7

FREQUÊNCIA

ABSOLUTA

8

2

1

2

4

2

0

19

FREQUÊNCIA

RELATIVA

42,1

10,5

05,3

10,5

21,1

10,5

00

100,0

FREQUÊNCIA

ACUMULADA

42,1

52,6

57,9

68,4

89,5

100,0

0,0

VARIÁVEL

Professor bem

humorado, com

disposição para

reexplicar os

conteúdos sempre

que for solicitado.

TOTAL

VALOR

ATRIBUIDO

1

2

3

4

5

6

7

FREQUÊNCIA

ABSOLUTA

7

5

3

0

1

2

1

19

FREQUÊNCIA

RELATIVA

36,8

26,3

15,8

0,0

5,3

10,5

5,3

100,0

FREQUÊNCIA

ACUMULADA

36,8

63,2

78,9

78,9

84,2

94,7

100,0

VARIÁVEL

Bastante conteúdo

e macetes, pensando

no vestibular.

TOTAL

VALOR

ATRIBUIDO

1

2

3

4

5

6

7

FREQUÊNCIA

ABSOLUTA

3

1

2

1

2

5

5

19

FREQUÊNCIA

RELATIVA

15,8

5,3

10,5

5,3

10,5

26,3

26,3

100,0

FREQUÊNCIA

ACUMULADA

15,8

21,1

31,6

36,8

47,4

73,7

100,0

Tabela 1: Distribuição de freqüências da variável “a”

2) Professor bem humorado, com disposição para reexplicar os conteúdos sempre que for solicitado,36,8% ( 7 alunos de um universo de 19 alunos ) classificaram como a mais importante e 26,3% ( 5 alunosde um universo de 19 alunos ) classificaram como a 2ª mais importante. Posição média final 2ª.

Tabela 2: Distribuição de freqüências da variável “b”

3) Bastante conteúdo e macetes, pensando no vestibular, apenas 3 alunos ( 15,8% ) colocaram estamaneira de trabalhar do professor como a mais importante e 5 alunos ( 26,3%) colocaram como a penúltimamelhor metodologia e, 5 alunos ( 26,3%) classificaram esta a metodologia menos importante.

De acordo com esta pesquisa, considerando o universo de apenas uma sala de aula( com 19 alunos)de uma escola de rede particular de ensino situada na cidade de Toledo – Paraná, percebe-se que este tipode metodologia não é bem aceito pelos alunos. Posição média final 6ª.

Tabela 3: Distribuição de freqüências da variável “ c “


998

VARIÁVEL

Aulas fora da sala

para observar e

discutir fenômenos.

TOTAL

VALOR

ATRIBUIDO

1

2

3

4

5

6

7

FREQUÊNCIA

ABSOLUTA

0

3

6

5

3

1

1

19

FREQUÊNCIA

RELATIVA

0,0

15,8

31,6

26,3

15,8

5,3

5,3

100,0

FREQUÊNCIA

ACUMULADA

0,0

15,8

47,4

73,7

89,5

94,7

100,0

VARIÁVEL

1

2

2

8

3

2

1

TOTAL

VALOR

ATRIBUIDO

1

2

3

4

5

6

7

FREQUÊNCIA

ABSOLUTA

19

FREQUÊNCIA

RELATIVA

5,3

10,5

10,5

42,1

15,8

10,5

5,3

100,0

FREQUÊNCIA

ACUMULADA

5,3

15,8

26,3

68,4

84,2

94,7

100,0

VARIÁVEL

Aulas utilizando

jogos, música e

dramatizações.

TOTAL

VALOR

ATRIBUIDO

1

2

3

4

5

6

7

FREQUÊNCIA

ABSOLUTA

0

5

5

3

2

3

1

19

FREQUÊNCIA

RELATIVA

0,0

26,3

26,3

15,8

10,5

15,8

5,3

100,0

FREQUÊNCIA

ACUMULADA

0,0

26,3

52,6

68,4

78,9

94,7

100,0

4) Aulas fora da sala para observar e discutir fenômenos, 31,6%( 6 alunos de um total de 19pesquisados), classificaram como a terceira melhor metodologia e, 3 alunos ( 15,8%), classificaram comoa Segunda melhor metodologia. Ficando assim um total de 9 alunos que consideram esta metodologiaentre Segunda e terceira melhor forma de direcionar uma aula. Posição média final 4ª.

Tabela 4: Distribuição de freqüências da variável “ d”

5) Experimentos para melhor compreensão, 42,1% ( 8 alunos de um universo de 19 alunos )classificaram esta como a quarta melhor metodologia a ser utilizada em aulas de física e, 15,8% classificaramcomo a quinta melhor metodologia. Posição média final 5º.

Tabela 5: Distribuição de freqüências da variável “ e”

6) Aulas utilizando jogos, música e dramatizações, 26,3% dos alunos apontaram esta metodologiacomo a Segunda melhor metodologia e 26,3% como a terceira melhor metodologia, totalizando 52,6%(10 alunos de um universo de 19 alunos), que colocam esta como a segunda ou terceira metodologia quemelhor supre suas expectativas enquanto aluno.

Tabela 6: Distribuição de freqüências da variável “ f “


999

VARIÁVEL

Aulas tradicionais

onde o professor

explica e você

pergunta quando

tem dúvidas

TOTAL

VALOR

ATRIBUIDO

1

2

3

4

5

6

7

FREQUÊNCIA

ABSOLUTA

0

0

1

1

3

4

10

19

FREQUÊNCIA

RELATIVA

0,0

0,0

5,3

5,3

15,8

21,1

52,6

100,0

FREQUÊNCIA

ACUMULADA

0,0

0,0

5,3

10,5

26,3

47,4

100,0

VARIÁVEL

Aprendo vendo

TOTAL

VALOR

ATRIBUIDO

1

2

3

FREQUÊNCIA

ABSOLUTA

3

12

4

19

FREQUÊNCIA

RELATIVA

15,8

63,2

21,1

100,0

FREQUÊNCIA

ACUMULADA

15,8

78,9

100,0

7) Aulas tradicionais onde o professor explica e você pergunta quando tem dúvidas, dentre as setemetodologias apontadas, esta é a metodologia que menos agrada o aluno ( sempre considerando a turmaque foi trabalhada), 52,6% a colocam em último lugar e 21,1% em sexto lugar.

Tabela 7: Distribuição de freqüências da variável “ g “

Através das respostas dadas pelos entrevistados, pode-se classificar em ordem de importânciaestas sete metodologias, do ponto de vista do aluno:

Tipos de Aprendizagem

Esta questão foi formulada para detectar como o aluno aprende e com estes dados traçar o perfilda turma com relação ao tipo de aprendizagem, ou seja, se a turma é mais visual, mais sinestesia ou maisauditiva. Tal perfil é fundamental para o planejamento do professor, pois o professor que tem claro, pôrexemplo que sua turma é mais visual que auditiva ele privilegiará em suas aulas mais recursos visuais comoretro projetor, filmes etc., e menos aulas expositivas, porém, sempre atento, pois mesmo a turma sendomais visual( neste exemplo) sempre tem alguns alunos que são mais sinestésicos ou auditivos, necessitandode estratégias que vão ao encontro de sua forma de aprender.

Na questão 2, os tipos de aprendizagem foram enumeradas pelos respondentes de 1 até 3, sendo(1) para o tipo de aprendizagem que mais aprende, (2) para o segundo tipo de aprendizagem que maisaprende e (3) para o tipo de aprendizagem que menos aprende.

Utilizou-se os itens a, b, e c, da questão número 02 ( ver anexo), sendo seus resultados, a seguir,dispostos em tabelas ilustrativas e sua colocação média final.

Aprendo vendo, 63,2% dos alunos( 12 alunos de um universo de 19 alunos) colocaram esta comoa Segunda maneira mais fácil de aprenderem.

Tabela 8: Distribuição de freqüências do item“ a “

Aprendo ouvindo, 63,2 % dos alunos ( 12 alunos de um universo de 19 ) apontam esta como amaneira mais difícil de aprenderem.


1000

VARIÁVEL

Aprendo ouvindo

TOTAL

VALOR

ATRIBUIDO

1

2

3

FREQUÊNCIA

ABSOLUTA

1

6

12

19

FREQUÊNCIA

RELATIVA

5,3

31,6

63,2

100,0

FREQUÊNCIA

ACUMULADA

5,3

36,8

100,0

VARIÁVEL

Aprendo fazendo

TOTAL

VALOR

ATRIBUIDO

1

2

3

FREQUÊNCIA

ABSOLUTA

15

1

3

19

FREQUÊNCIA

RELATIVA

78,9

5,3

15,8

100,0

FREQUÊNCIA

ACUMULADA

78,9

84,2

100,0

ALUNOS PROFESSORES

Alívio Confirmação

Confirmação Dúvida

Reforço Insatisfação

Tabela 9: Distribuição de freqüências do item “ b “

3) Aprendo fazendo, 78,9% dos total de alunos ( 15 de um universo de 19 alunos) apontam estacomo a maneira mais fácil de aprenderem.

Tabela 10: Distribuição de freqüências do item “ c “

Através das respostas obtidas dos respondentes, pode-se classificar de que forma os alunos aprendemmais facilmente e determinar o perfil da turma em relação a esses tipos de aprendizagem. conforme ordemclassificatória, que a seguir são apresentados.

1º - aprendo fazendo ( 78,9%)

2º - aprendo vendo ( 15,8%)

3º - aprendo ouvindo ( 5,3%)

Analisando estes dados percebe-se que estão de acordo com os resultados apresentados na primeiraquestão, em que mostra que as aulas que os alunos menos gostam é a expositiva, ou seja, aulas tradicionaisonde o professor explica e o aluno pergunta quando tem dúvidas e, as aulas classificadas pêlos alunoscomo aquelas que eles mais gostam, são as aulas dinâmicas, com conteúdos relacionados com o seucotidiano, nessas aulas podem participar mais ativamente. Parece-nos claro que sendo a turmapredominantemente sinestesia (78,9%) e apenas 5,3% desta turma aprendem mais facilmente ouvindo, autilização da exposição de conteúdos oralmente, pode ser extremamente maçante e com pouca utilidadepara os alunos sinestésicos que preferem aulas com mais dinamicidade onde podem atuar mais diretamente,pois, métodos mais ativos vão ao encontro da maneira com que eles mais aprendem e, muitas vezes nemo professor consegue perceber porque em determinadas turmas algumas metodologias funcionam e emoutras não funcionam. De acordo com a pesquisa, divergências como estas podem estar relacionadas como tipo de aprendizagem do aluno.

Discutindo esses resultados com os alunos e com os professores observamos as seguintes reações:

Tabela 11: Reações dos alunos e dos professores


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Reações dos alunos

Os alunos demonstraram-se aliviados, pois a pesquisa confirmou as suas expectativas que eram deaulas mais interessantes com assuntos do momento, mais espaços para discussões e aulas dinâmicas comprofessores bem humorados.

Tal resultado provocou reforço nas atitudes dos alunos, com relação às solicitações de aulas maisinteressantes, sentiram-se fortalecidos para suas reivindicações.

Nota-se, que o exercício do magistério com tantas insatisfações e questionamentos de alunos, criasituações penosas para muitos profissionais da educação e, gratificante para outros que buscam a criticidadee autonomia dos educandos.

CONCLUSÕES

Conclui-se que o conhecimento em física é construído quando se utiliza estratégia lúdica, buscandoantes do aprendizado a motivação e interesse em aprender física, após análise e interpretação dos dadoscoletados, foi possível chegar a conclusões importantes no sentido de implementar a qualidade doensino.

Oso alunos desejam um professor, que utilize estratégias de ensino inovadoras e dinâmicasinovadoras, onde o aluno possa participar de forma efetiva.

5.1 – PRINCIPAIS CONCLUSÕES

Percebe-se claramente que os alunos repudiam os professores extremamente tradicionaisonde o ensino está centrado no professor e não no processo que envolve na aprendizagem doaluno, e que consequentemente essa aversão é conectada a disciplina, desinteresse e pequenaaprendizagem.

NaParte II – Tipos de aprendizagem, elaborou-se três perguntas, onde concluímos de acordocom o que foi respondido que, a maioria dos alunos( claro, que no universo considerado napesquisa)Observou-se que a maioria dos alunos aprendem fazendo, quase oitenta pôr cento e apenasminoria cinco vírgula três pôr cento aprendem ouvindo .

Tal resultado casa perfeitamente com o perfil de professor que os alunos apontam como o ideal,professor dinâmico que os ensine a aprender a aprender.

Diante destas conclusões é possível recomendar algumas mudanças, que auxiliarão na consolidaçãodesse processo:

1º) Reciclagem constante de professores;

2º) Conhecer como os alunos aprendem, se aprendem melhor ouvindo, vendo ou fazendo;

3º) Utilizar estratégias de aprendizagem que despertem a curiosidade e interesse dos alunos;

4º) Avaliar constantemente o processo e fazer os devidos ajustes;

5º) Propiciar ambiente de aprendizagem;

6º) Abordagem sistêmica.

O resultado deste trabalho sugestiona propostas que provoque a reflexão dos docentes quanto aseu papel na dinâmica da sala de aula.


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BIBLIOGRÁFIA

CARDOSO, Rita de Cássia Tardim. Jogar para aprender língua estrangeira na escola, Dissertação deMestrado, Unicamp, 1996.

DIENES, Zoltan Paul e E. W. Golding. Lógica e Jogos Lógicos, tradução de Euclides José Dotto,revisão e adaptação de Ormil Alves Pilatti, 3ª edição, EPU, S. Paulo, 1976.

FREIRE, Paulo & IRA Shor. Medo e Ousadia – O Cotidiano do Professor, tradução Adriana Lopez,Ed. Paz e Terra, Rio de Janeiro, 1986.

MORAES, Rita.Um Show de Professor, Revista Istoé, São Paulo, 10/09/97, p. 70 – 72.

PARANÁ. Secretaria de Estado da Educação. Capacitação em jogos e simulações, Curitiba, 1999.

PIAGET, Jean, O nascimento da inteligência na criança, Ed. Zahar, Rio de Janeiro, 1982.

PIAGET, Jean, A Formação do Símbolo na Criança, imitação, jogo e sonho, imagem e representação,2ª edição, Ed. Zahar, Rio de Janeiro, 1975. Tradução de Álvaro Cabral e Christiano MonteiroOiticica.

VYGOTSKY, L. S, Pensamento e Linguagem, tradução Jeferson Luiz Camargo, Ed. Martins Fontes, S.Paulo, 1979.


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♦ ♦ ♦ ♦ ♦ APOIO: a CAPES , bCNPq

CO-1-086

O Papel dos Princípios nas Ciências Empíricas e a suaAbordagem nos Livros Didáticos♦♦♦♦♦

José Francisco Custódioa [[email protected]]Maurício Pietrocolab [[email protected]]

aPPGECT – CFM/CED – UFSCb Faculdade de Educação – USP

I - INTRODUÇÃO

É inegável o papel dos princípios na evolução do conhecimento científico, em especial, o Princípiode Conservação de Energia (PCE) tem contribuído efetivamente para isto. Atualmente, no campo da físicateórica, qualquer hipótese enunciada sobre o mundo físico, falará sobre ele respeitando o PCE; da mesmamaneira, no campo experimental, professaram-se somente observações enquadráveis nos termos ditadosem tal princípio. Um físico que se proponha a invalidar o PCE, provavelmente, não receberá nenhumaespécie apoio para sua pesquisa e, correrá sério risco de ser ridicularizado pelo seus pares. Por contraste,vemos hoje, como é interessante a dinâmica do debate científico, quando recordarmos o drama vívido porMayer ao propor a idéia de conservação de energia no século XIX .

Qualquer curso de formação em Física traz menções explícitas aos limites do pensamento docientista. A criatividade é fator desejável à prática científica, entretanto, existem ressalvas bem importantes.O estudante de física, futuro pesquisador, é conduzido grosso modo à seguinte concepção: “audácia nashipóteses, mas sem violar PCE”. Literalmente, isso não pode ser entendido como vulnerabilidade da área,mas antes, expressa a necessidade de manter guias para sua prática. Princípios qualificam os modelos quepodem ser explorados por umas teoria, ou melhor, apoiam a investigação científica permitindo a previsãode fatos novos ou restringindo leis e fenômenos. Em algumas áreas como a física nuclear, a inexistência deteorias gerais acaba transformando os princípios nos guias maiores na construção e avaliação de modelosteóricos.

Por outro lado, no ensino de Física, após o processo de transposição didática (Chevallard, 1985),ao tornar-se objeto de ensino, o PCE parece não atuar como princípio. Temos a noção que nas atividadesdidáticas propostas no contexto escolar, o PCE é utilizado como um mero instrumento na resolução deproblemas padrões (montanha russa, looping) encontrados nos livros didáticos. Como decorrência, seguindoa orientação proposta nos livros, os professores do ensino médio não ressaltam a relevância dos princípioscomo determinantes das possibilidades e simplificações na interpretação do mundo físico. Neste trabalhopretendemos, de um lado, identificar com maior clareza o papel dos princípios nas ciências empíricas e, deoutro, analisar a abordagem dos princípios nos livros didáticos, pois acreditamos que estes são o portalprincipal de entrada deste conteúdo.

Um livro didático representa uma interface entre a demanda do currículo e o espaço cognitivocriado pelos professores em sala de aula (Gilbert et al., 1998). Eles são o instrumento mais utilizado pelosprofessores de física do ensino médio na preparação de aulas, o que caracteriza imediatamente umavinculação parcial (às vezes total) entre os conteúdos ensinados e o conteúdo proposto nos programas.Na perspectiva tradicional, evidenciada na maioria dos livros, temos fortes indícios que os conteúdosalmejam operacionalizar aplicações formais em exercícios (Gil-Perez, 1987). Mede-se a validade de um


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conteúdo pela eficácia na elaboração destas situações artificiais que, em nada se remetem aos fatos reais.Outro vetor transmissor desta tendência, é a noção de atender ao pré-requisitos dos vestibulares. Osautores dos livros textos propõem uma infinidade de questões de vestibulares, quase sempre escolhidas adedo e, coerentes com as suas propostas. Tal atitude, mascara as reais pretensões de muitos examesvestibulares, voltados à avaliação de outras habilidades e competências (Gaspar e Prado, 2000). Comoresultado e sob esta justificativa, o conhecimento físico, freqüentemente, é banalizado em mnemônicosmusicais e aplicações de fórmulas.

Longe da realidade dificilmente as intervenções didáticas empreendidas por professores de físicapermitirão a elaboração de modelos (Gilbert e Boulter, 1998). Ao que parece, a aplicação de problemaspadrões no ensino de física privilegia apropriações do conhecimento científico mais voltadas asnecessidades imediatas da disciplina; sendo descartada quando os estudantes deparam-se com situaçõesmais próximas de sua realidade cujos conhecimentos científicos ensinados não são operacionais. Há quese reincorporar o conhecimento científico, em particular o da disciplina física, como forma de explicaro mundo para além do contexto restrito da vida escolar (Pietrocola, 2001). Neste sentido, a construçãode modelos e fundamental e; os princípios jogam um importante papel, na medida em que eles guiam,frente a complexidade do mundo, quais modelos são susceptíveis de explicá-lo em consonância com osditames científicos.

Faremos, num primeiro momento, uma discussão do ponto de vista epistemológico sobre o papeldos princípios nas ciências empíricas, em particular, do PCE. Num segundo momento, analisaremos aabordagem do PCE nos livros didáticos, no sentido de evidenciar contrastes entre este contexto e aqueleda ciência.

II - PRINCÍPIOS: SEU PAPEL NAS CIÊNCIAS EMPÍRICAS

II.1- O SENTIDO DE UM PRINCÍPIO

A acepção atribuída ao termo Princípio na língua portuguesa culta, bem como em seu uso comum,designa em geral “o momento em que alguma coisa tem origem”, a “causa primária” dos acontecimentose das coisas. Nesse aspecto, a palavra princípio tem sentido vinculado diretamente ao termo “começo”.Para além dos casos da língua, dentro do domínio das ciências empíricas, de uma forma semelhante, umprincípio denota este significado, como um ponto de partida, um primeiro estado de um processo. Elescaracterizam-se como conhecimentos de um nível diferente daqueles no qual se encontram os conceitos eas leis. Os princípios são metadisciplinares com relação à doutrina onde eles são o ponto de partida oujustificação (Granger, 1999).

Nas ciências empíricas, um princípio pode ser tomado como um ponto de partida de uma dedução,mas formulado como interpretação, generalização e abstração de um saber anterior. Um procedimentoque pode ser entendido na generalização de leis de um certo domínio elevando-as ao grau de princípio. Éo caso da lei de movimento de um corpo proposta por Galileu, enunciada mais tarde por Descartes comoPrincípio de Inércia, segundo a qual um corpo isento de forças ao começar seu movimento continua-oindefinidamente de maneira uniforme e em linha reta. Neste sentido, Poincaré sintetiza a idéia, afirmandoque:

... princípios são resultados de experiências fortemente generalizadas; mas eles parecem tomar aprópria generalidade delas um elevado grau de certeza. Efetivamente, quanto mais gerais sãoeles, mais freqüentemente temos oportunidade de controlá-los, e as verificações, multiplicando-se, tomando as formas mais variadas e mais inesperadas, acabam por não deixar mais margem adúvida. (Poincaré, 1995, p. 113).


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Para Einstein (1998, p.142), os princípios nas ciências empíricas servem de base para a formulaçãode todas as hipóteses, e é a partir deles que pode-se deduzir conseqüências. Assim, o trabalho do cientistaconsiste necessariamente em buscar uma certa regularidade, uma propriedade a ser generalizada, uma leique determine a evolução do sistema considerado e que principalmente sirva de princípio geral da natureza,aliado à procura via observação nos fatos experimentais de características gerais e exatas, que possam serexplicitadas nitidamente. Quando esta formulação obtiver êxito, começa então o desenvolvimento dasconseqüências, que muitas vezes revelam relações insuspeitadas que transcendem o campo dos fatos deonde foram tirados os princípios.

Nesse sentido, um conjunto de princípios pode, dentro das ciências empíricas, nos ensinarsatisfatoriamente o que podemos esperar conhecer sobre o mundo físico. Tomemos o simples exemplo deuma bolinha de borracha que liberada de uma certa altura cai verticalmente, choca-se com o piso, e retornaa uma nova altura. Se este procedimento se desse “ às escuras”, isto é, pressupondo que não conhecessemoscomo se dá a interação com o solo, ainda assim seria possível produzir algum entendimento. O PCEpermite afirmar que a altura final não será nunca maior que a inicial. Sendo assim, em nenhum momentonecessitamos entrar nos detalhes que envolveram a interação, ou conhecer as forças que impeliramnovamente a bolinha, basta sabermos quais as condições inicial e final. Parece haver neste ponto umarenuncia à visão mecanicista do universo, conforme Poincaré nos esclarece de forma mais apurada:

renunciamos a penetrar no detalhe da estrutura do universo, a isolar as peças desse vastomecanismo, a analisar uma a uma as forças que as põem em movimento, e nos contentamos emtomar por guias certos princípios gerais cujo objetivo é precisamente o de nos dispensar desseestudo minucioso.(Poincaré, 1995, p.112).

Outrora, o intento das ciências empíricas era desmontar a grande máquina do universo. A idéia queo “todo é a mera soma das partes”, despertou no homem o desejo de dominar a natureza e agir sobre ela,tornar-se senhor da natureza. Este estilo de pensamento disseminado no século XVI, cujos expoentesforam Galileu, Descartes, Hobbes (Koyré, 1991), hoje, é substituído por um novo sistema intelectual,baseado em princípios que, por sua vez, fornecem um quadro não tão detalhado do mundo empírico,porém bem mais geral e conclusivo. Ao imaginarmos qualquer mecanismo de “caixa preta”, podemos comcerteza inferir proposições verdadeiras sobre o seu comportamento através do uso de princípios gerais.Nesse sentido, um conhecimento razoável e verdadeiro acerca do universo, a grande “caixa preta”, pode,com auxílio do princípios que conhecemos, ser concebido, sem com isto pagarmos o esforço de revelar osdiversos mecanismos ocultos .Esta interpretação também mostra que os princípios conduzem o cientistana realização do trabalho empírico, já que com estes em mãos as hipóteses podem ser formuladas e osdados empíricos lançados em sistemas teóricos deduzidos logicamente. Indubitavelmente serão estesprincípios os responsáveis em dizer o quanto a “máquina” deve ser desmontada.

A Ciência procura também compreender os mecanismos. Isto se dá, por exemplo, na física departículas. Projetos vultuosos pretendem a construção de grandes aceleradores de partículas para prospetaro interior da matéria. Cientistas têm afirmado que com este novo acelerador chegarão a uma grande teoriaunificadora. Tais pesquisas, cada vez mais, adentram nos “mecanismos ocultos” da natureza; novas interaçõessão descobertas e no limite tenderão à chegar a derradeira. Entretanto , vale ressaltar, que os mecanismosse remetem ao funcionamento do sistema, que pode não ser mecânico (Cupani e Pietrocola, 2002). Nestecaminho o cientista lançará mão de guias, caso contrário, não haveria nenhum critério de seleção dosmodelos construídos.

Neste direção, verificamos uma substituição das determinações complexas e ainda desconhecidasdo real, que se oferece nas observações empíricas, por um conjunto de princípios; sobre o alicerce destes,a teoria desenrolará seus encadeamentos: eles servirão de quadro formal e protocolo metodológico. Temos,no interior desta classe, os princípios de conservação ( de energia, de quantidade de movimento, de momentoangular, de carga etc.),o princípio de relatividade e os axiomas da mecânica quântica. Esses princípios são


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relativos às propriedades mais gerais do real(o movimento e a constituição dos corpos materiais) e constituema transcrição mais abstrata que dele fazemos e, em sua generalidade, substituem o real. São um pensamento-do-real, uma abstração simplificadora, de utilidade e aplicações gerais, uma denominação não contraditóriada realidade à qual pode se aplicar, com toda legitimidade a lógica comum e sua transcrição matemática(Paty, 1995).

De acordo com Einstein (1950), as teorias, em função de suas bases epistemológicas, podem serde dois tipos: Asteorias construtivas, “que tentam construir um representação dos fenômenos complexosa partir de algumas proposições relativamente simples” e constróem modelos sobre seus constituintesfundamentais. É o caso da teoria cinética dos gases. E as teorias de princípio, onde o “ponto de partidae fundamento não são constituintes hipotéticos, mas propriedades gerais empiricamente observáveis nosfenômenos, princípios dos quais as fórmulas matemáticas são deduzidas tal que elas se aplicam a todo ocaso que se apresente”: é o caso da termodinâmica, uma teoria de princípio que serviu de protótipo paraformulação da teoria da relatividade por Einstein. Segundo ele, “o mérito das teorias construtivas está emseu alcance, adaptabilidade e clareza; o das teorias de princípio em sua perfeição lógica e segurança deseus fundamentos” (Einstein, 1950, p.54).

A teoria da relatividade de Einstein parte do princípio de relatividade, é uma idéia anterior aocorpo da teoria. Por outro lado, existem construções teórica que partem de pequenas idéias e tentamrelacioná-las com outras construções. Lorentez, por exemplo, tem a idéia de elétron e tenta explicaroutros fenômenos. As leis de Newton e o modelo das bolas de bilhar foram as fontes a partir das quais foiderivada a teoria cinética e o seu modelo de gases. Porém, tal tarefa é sofisticada e exige a adoção deguias. Dentro de um processo de teorização, os princípios aparecem como guias genéricos, responsáveispela organização das hipóteses e matematização do real físico, e ainda, cabe a eles de certa forma reger asverificações empíricas.

Granger (1999) sustenta que os princípios não revelam a categoria de verdade, mas a de validadeentendida como sabida. Uma validade mínima significará que o conjunto de princípios de uma teoria nãoé incompatível, que suas conseqüências não se contradizem; uma validade máxima significará que eles sãofecundos dentro de um certo estado da ciência, que eles permitem enquadrar os objetos de uma teoria emuma unidade sistemática e de tirar conseqüências novas. A mutabilidade de princípios, por exemplo, quandoda passagem da mecânica clássica para a mecânica relativística ou a para a mecânica quântica não significasua baixa fundação na realidade; pelo contrário, significa que sua relação com a realidade é susceptível deprogresso. Na medida em que a função principal dos princípios é a determinação de objetos de um domínioda ciência, eles são inseparáveis da evolução que podem suportar estes objetos introduzidos e representados.Assim, os princípios científicos têm uma realidade como ponto de partida do conhecimento, mas não umaverdade fixa e definitiva, porque eles podem ser transformados a cada etapa deste processo.

II. 2 - O VALOR HEURÍSTICO DE UM PRINCÍPIO

Um princípio tem como função servir de guia à restrições de leis possíveis, uma função evidentementeteórica que, no entanto, não é suficiente para a construção de uma teoria; porém, exercendo esta função,um princípio é capaz de limitar consideravelmente as possíveis arbitrariedades dentro de um sistema teórico(Paty, 1993). Quer dizer, dentre as várias hipóteses a serem lançadas no processo de construção teórica,temos condições de restringir e simplificar uma série de formulações para leis de uma certa classe defenômenos. Sob esta tutela, podemos afirmar, por exemplo, a impossibilidade do moto-perpétuo.

As máquinas de moto perpétuo são máquinas cujo movimento é auto-alimentado sem necessidadede um agente externo. Muitas foram as tentativas de construção de artefatos desta espécie, utilizando-sefenômenos relativos à força gravitacional, aos magnetos, a capilaridade, ao empuxo etc. Hoje, com basenos princípios da termodinâmica, é invalidada a priori qualquer tentativa de construção de máquinas desta


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1 Ver Paty(1995), p. 243

espécie. Caso aceitássemos esta possibilidade, isto implicaria na violação do primeiro princípio (deconservação da energia), que possibilitaria criar energia do nada e; do segundo princípio(do aumento daentropia), que possibilitaria reaproveitar o calor na produção de ciclos infindáveis. Estas proposiçõesencaixam-se perfeitamente dentro dessa função dos princípios e garantem necessariamente que, não épreciso construir máquinas desta espécie, pois de antemão, esta possibilidade é negada.

No processo de construção teórica, um princípio joga um papel importante, devido à sua capacidadede viabilizar descobertas experimentais imprevistas. Ou seja, a realidade à qual nos referimos, nesse processo,pode revelar novos elementos antes desconhecidos que, pela força de um princípio, passam de simplescorreções matemáticas ou “falta de algo” a um produto real. Falamos aqui de predizibilidade. Estapropriedade heurística dos princípios é atestada com maior clareza no caso concreto da ‘descoberta’ doneutrino1 que resumiremos a seguir.

Por volta de 1930, o estudo dos espectros de elétrons emitidos nas desintegrações beta dos corposradiativos gerava grandes dificuldades. Chadwick demonstrara um aspecto contínuo relativo aos elétrons(raios beta) nucleares, isto é, diretamente oriundos da transformação do núcleo radiativo superpunha-seas raias monoenergéticas dos elétrons de conversão, que resultavam dos rearranjos dos níveis atômicosem torno do núcleo final. Nessa transição somente uma única partícula, o elétron, emergia e, como setratava de dois estados bem definidos, era esperado que ele apresentasse um única raia, e não um espectrocontínuo. Portanto, perdia-se energia na reação. Após diversas pesquisas realizadas para explicar estaperda, diversos físicos (Bohr, Rutherford, entre outros) começam a discutir os limites do princípio deconservação da energia.

Diante do iminente desmoronamento dos princípios sobre os quais foram construídos os alicercesda física teórica moderna, Pauli propõe a existência de partículas emitidas ao mesmo tempo que os elétrons.De maneira que a soma das energias de uma tal partícula e do elétron fosse constante. Essas partículas, osneutrinos, seriam neutras, de spin ½, massa muito pequena, obedecem ao princípio da exclusão e muitopenetrantes. No entanto, vale ressaltar, esta formulação foi criada somente para levar em conta o que‘faltava’ nas equações, a fim de preservar os princípios fundamentais. Ou seja, o neutrino ainda não erauma partícula física, havia necessidade de verificações empíricas para a comprovação da hipótese.

A teoria construída por Fermi, em 1933, propunha que o neutrino, juntamente com o elétronformava uma corrente que se aclopa à corrente nuclear, através de um campo de força, o campo dasinterações fracas. A partir da criação da teoria_ mesmo não sendo o neutrino mais do que uma função deonda_ ele, passa a ser figura indispensável na compreensão deste fenômeno. A teoria seria corroborada namedida em que, possuía alto grau preditivo. Foi, certamente, este mesmo poder preditivo que possibilitoua passagem do neutrino de hipótese à realidade, porque a teoria previa justamente a sua capacidade deinteração. A interação dos neutrinos sobre os núcleos é um processo inverso da desintegração beta; nestecaso os neutrinos são absorvidos, em vez de serem emitidos. Assim, estas interações elevaram o status doneutrino de efeito, enquanto simples ‘falta’; para causa, pois interagia com o núcleo, o que deu créditodefinitivo à sua real existência.

Além das características de teorização, paralelamente, desenvolvem-se procedimentos experimentaisque, partindo da hipótese da existência do neutrino, ou seja, da confiança nos princípios fundamentais, dãopartida a um avanço tecnológico buscando melhorias nas técnicas observacionais. Completamos com istoo cenário necessário à construção, conforme a predição, de um elemento cuja realidade é construída“artificialmente” . Contemplamos neste palco, as abstrações que fundamentam as teorias: que passampelos conceitos, símbolos, matematização, mas imprescindivelmente pelos princípios.

Uma vez caracterizado o valor heurístico de um princípio, sem dúvida, podemos nos questionar:até quando aos princípios poderá ser atribuído este valor? Até quando poderemos estender o domínio


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de aplicação de um princípio? Ou, principalmente, até quando poderemos confiar neles? A respostaproposta por Henri Poincaré, parece-nos convincente. Segundo ele, poderemos abandonar um princípioquando:

Ele deixar de ser útil, isto é, quando não mais nos fizer prever, sem engano, fenômenosnovos. Estaremos certos, num caso como esse, de que a relação afirmada não é mais real,pois, se tal não se desse, o princípio seria fecundo. A experiência, sem contradizerdiretamente uma nova extensão do princípio, o terá, contudo, condenado. (Poincaré, 1984,p.131)

Neste sentido, o valor heurístico de um princípio está em sua fecundidade, na sua capacidade degerar ou restringir novos conhecimentos e, isto faz que acreditemos com tanta certeza nos resultadosproduzidos. Não seria por outro motivo, pois, uma ciência se constrói sobre bases sólidas, caso contrário,viveríamos de conjecturas.

III - A ABORDAGEM DO PCE EM LIVROS DIDÁTICO

III. 1- CATEGORIAS DE ANÁLISE

A forma de exposição de conteúdos em livros didáticos a priori não possui nenhuma regrarígida a ser seguida. Devemos, entretanto, pressupor a existência de balizadores metodológicos parao desenvolvimento dos conteúdos a nível teórico e experimental. Delizoicov e Angotti (1992) indicamum balizamento possível, pautando a apresentação do conteúdo em três momentos pedagógicos:problematização inicial, organização do conhecimento e aplicação do conhecimento. Inspiradosem tais momentos, em nosso trabalho de análise utilizaremos algumas categorias que, tentaremosdemonstrar, participam da proposta dos autores de livros didáticos e, através delas, faremos a leiturados livros consultados delineando a opção de ensino na abordagem do conteúdo. Optaremos pelasseguintes categorias: motivação, contextualização, história da ciência, corpo teórico e aplicações.Nas categorias motivação e contextualização, incluímos a intenção dos autores em despertar o interessedo estudo, com aproximações às vivências e expectativas dos indivíduos. Vale ressaltar, que ascategorias motivação e contextualização podem não se constituir em verdadeiras problematizações,ou melhor, a problematização é um caso particular destas duas. O corpo teórico expressa o momentodo autor para formalização do conteúdo. A categoria aplicações, por sua vez, se apresenta prerrogativado conhecimento escolar em gerar atividades. Todo conhecimento científico transposto para o contextoescolar é palco de atividades (Chevallard, 1985). Com relação a categoria história da ciência, elaaparece nos livros de complemento ou ‘verniz cultural’ situando-se fora do plano onde as demaisaparecem.

III. 2 - OS LIVROS

Escolhemos os seguintes livros para análise: Antônio Máximo & Beatriz Alvarenga; ‘Curso deFísica’; São Paulo: Scipione, 2000 ; Bonjorno & Clinton; ‘Física’; São Paulo: FTD, 1992. Nossa escolhase deu pelo fato destes livros destinarem-se ao público do Ensino Médio, e por serem representativos deduas tradições presentes nos livros existentes: um enfoque conceitual versus enfoque formalista. A escolhadestes livros se baseou também no fato do primeiro apresentar uma abordagem menos tradicional, eambos serem de ampla difusão. No livro Nossa análise se concentrou no tópico Princípio de Conservação,incluído no volume I, na parte de Mecânica, de ambas coleções. Chamaremos a primeira obra de L1 e asegunda de L2. L1 o PCE aparece no capítulo 8: ‘Conservação da energia’. No livro L2 o PCE aparece nocapítulo 13: ‘Energia’.


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2 A seção 8.6 é destinada a Conservação de Energia, propriamente dita. As seções 8.6 e 8.7, referem-se as aplicações e o tópico especialrespectivamente.

Motivação - No livro L1 os autores iniciam a unidade 4 (p. 299) procurando justificar porquedevemos entender melhor o conceito de Energia. Tomam como exemplo, o problema do consumodesenfreado da energia em nosso planeta que é constantemente alvo de reportagens na mídia em geral.

...Os problemas com a produção e consumo de energia ocupam diariamente os noticiários de TV,rádios e jornais constituem uma preocupação constante (...) de todas as nações do mundo. Poresses noticiários, você já deve saber que, se um país possui reservas de energia, ele terápossibilidades de se desenvolver.

Mais adiante, na seção 8.3 (p. 306) O conceito de Energia, é apresentado de maneira formal. Noentanto, os autores são contraditórios. Ao iniciarem o capítulo (numa espécie de contracapa, p. 298)comentam:“Alertamos os professores para um fato muito comum nos dias atuais: o uso inadequado daexpressão ‘energia’ em situações totalmente destituídas de caráter científico...”, mas no primeira parágrafoda seção destinado a sua definição e o caráter informal do conceito, afirmam: “A energia é dos conceitosmais importantes da Física e talvez o termo energia seja um dos mais empregados em nossa linguagemcotidiana. Assim, apesar de ser difícil definir, em poucas palavras, o que é energia, você já está acostumadoa utilizar este termo e já tem, então uma certa compreensão do seu significado”. A primeira citação estaclaramente preocupada com a disseminação de idéias não cientificas do termo energia. O lembrete aoprofessor o torna responsável por informar e ajudar a superar estas concepções. Na segunda citação, osautores precisam definir o conceito científico de energia sobre aquele disseminado no dia-a-dia. Corre-seo risco de induzir os estudantes à usar expressões como ‘energia positiva’ e ‘energia dos cristais’ nomesmo patamar que o conceito cientificamente aceito.

Em L2, a motivação aparece no início do capítulo 13 (p.215), os autores introduzem o conteúdoutilizando o corpo humano como ponto de partida para discussão sobre energia, apesar de motivador (nosentido de próximo ao grupo de interesses do indivíduos) não parece uma boa estratégia didática. O‘sistema corpo humano’ difere muito dos sistemas físicos onde o conceito de energia torna-se eficiente.Pessoas aparentemente “sem energia” ( no sentido vulgar) tem ainda “capacidade de realizar trabalho”,pois nem os músculos do coração pararam de bombear sangue, nem aqueles do abdômen pararam decontrair-se e relaxar, permitindo a entrada e saída de ar dos pulmões.

No livro Ll a categoria motivação foi identificada nas seções 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5 2 . Em L2somente na seção 1os autores procuram motivar os estudantes, no restante das seções partem diretamentepara apresentação do conteúdo.

Contextualização - No livro L1 encontramos diversas figuras, numa tentativa de mostrar ondeencontramos no mundo real os conceitos apresentados na seção. Na seção 8.1 (p. 299) os autores apresentamum quadro contendo informações sobre produção e consumo de energia. No entanto, este quadro não éretomado ao longo do texto, ou seja, no corpo teórico onde o conceito é discutidos. Além disso, figuras equadros não apresentam nenhum tipo de identificação, como a numeração das situações modelizadas docorpo teórico. Percebemos desta forma, que informações deste tipo apesar de estarem intimamente ligadasao conteúdo não são aproveitadas significativamente no desenvolvimento do corpo teórico.

Para finalizar, encontramos dois quadros (p. 321), no primeiro os autores apresentam uma pinturade Escher e no segundo a imagem de uma queda-d’águas. Nesses casos os autores não se preocupam em“explicar” as afirmações contidas nos elementos desta categoria, vejamos porquê: no primeiro quadro aafirmação que naquela situação não haveria conservação de energia, fica implícita. Como no corpo teóricoesta situação não é discutida, as interpretações sobre a mesma podem ser várias. Diversas questões podemsurgir, como: por que nesta situação não teremos conservação de energia? Não é difícil imaginar estapossibilidade, já que a situação apresentada difere de outras modelizadas encontradas durante todo o


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3 O livro L2 não apresentou nenhum elemento desta categoria

capítulo. Seria interessante que o livro assumisse o compromisso de responder as questões que ele mesmoinstiga. No segundo quadro, novamente podemos verificar a pouca relação estabelecida entre os elementosdesta categoria e os elementos do corpo teórico. A imagem é apresentada sem ser referenciada no corpoteórico, criando assim um grande vácuo entre o que é proposto no corpo teórico (que diz respeito assituações modelizadas) e o que se tenta contextualizar. Não nos parece que seja possível interpretar eentender estes elementos presentes na contextualização, já que não são situações modelizadas e, apesar deserem mais próximas da realidade se apresentam à margem do texto.

No livro L2 os momentos em que ocorre a contextualização são poucos, e como em L1 limitam-se a quadros ilustrativos de situações reais sem nenhuma referência direta no texto.

História da Ciência - No livro3 L1 os momentos dedicados a elementos desta categoria se resumema uma breve descrição da vida e obra de cientistas, por exemplo:

Sobre James P. Joule (p. 300):

Físico inglês, discípulo de John Dalton na universidade de Manchester; que realizou uma série defamosas experiências com as quais mostrou ser o calor uma forma de energia. Esse trabalhos serviram debase para o estabelecimento do Princípio de conservação da Energia.

Como podemos verificar são introduzidos elementos da história da ciência, no velho molde tradicional,dando a idéia de uma ciência estática, fruto da mente de pessoas brilhantes que trouxeram a luz da revelaçãoaos menos capazes. Ao retirar estes fatos do contexto ao qual estavam inseridos, o livro didático suprimetoda a problemática que envolveu a construção dos conceitos, os problemas epistemológicos, as sucessivasteorias colocadas em jogo e os diversos personagens que contribuíram construção da teoria aceita. De fato,a história da ciência é inexistente, pôr tal motivo renomeamos a categoria como biografia.

Corpo Teórico - Na seção 8.1 (p. 299) do livro L1 os autores introduzem o conceito de trabalho.Utilizam o tradicional bloco idealizado (fig. 8.1) sendo puxado por uma força F sobre uma mesa horizontal.Para os autores, trabalho é uma grandeza relacionada com a medida da energia. A grandeza trabalho éapresentada de forma duvidosa ao longo deste trecho, não há relação entre o petróleo, gasolina ou gás,com um bloco arrastado por uma força. Os autores parecem esquecer que estão definindo trabalho mecânico,e saltam para discussão da energia química ou energia elétrica só no Tópico Especial). Além do que, osautores não utilizam está figura como parte da apresentação do conteúdo, ou seja do corpo teórico.

Nas páginas seguintes os autores fazem clássica seqüência de apresentação: utilizam situaçõesmodelizadas com blocos deslizando sem atrito, blocos suspensos por roldanas, etc. Na maior parte dasecção os autores procuram definições matemáticas. A discussão teórica sobre o assunto é pobre, epreocupada em descrever o significado das equações em demostrar o sentido físico da grandeza trabalho

Durante todo texto encontramos diversas situações que caracterizam a forma como é apresentadoo corpo teórico. A seção 8.6 (p. 318), ao autores dedicam-na a conservação da energia, apresentandoforças conservativas através das situações modelizadas, que permitirão a operacionalização matemáticado conteúdo. Em L2 mantêm-se a mesma linha. O corpo teórico é apresentado baseando- se em situaçõesmodelizadas. Antes do início do texto aparecem (p. 215 e p. 216) situações reais na forma de figuras.

O corpo teórico como apresentado, tanto em L1 quanto em L2, não é em nenhum momento vinculadodiretamente no decorrer da exposição do conteúdo com a motivação contextualização ou biografia. Estacategoria é marcada pela aparente “neutralidade” em relação às supracitadas categorias. As suas relações sãofeitas internamente em suas estruturas modelizadas, sem vínculo com as categorias anteriores.


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Aplicações - Em geral tanto em L1 quanto em L2, as aplicações aparecem inicialmente na forma deexemplos contidos no corpo teórico. Estes exemplos são resolvidos no próprio livro com aplicação diretados conceitos apresentados no decorrer da seção e visam sobretudo, operacionalizar os conceitos gerandosituações modelizadas para que seja possível utilizar o formalismo contido no corpo teórico.

Uma segunda etapa de aplicações consiste em exercícios e problemas propostos para os alunosresolverem. Nesta etapa exercícios e problemas gerados são meras situações semelhantes aquelasexemplares apresentadas no corpo teórico. Eles não exigem nem um tipo de modelização, já que tratamde situações modelizadas muito distintas da realidade. Assim, todos elementos que não dizem respeitoao corpo teórico não são utilizados quando da aplicação do conteúdo. O formalismo proposto no corpoteórico se adequa perfeitamente a estas situações facilmente solúveis com aplicações quase sempredireta de fórmulas.

Notamos que todo o conhecimento físico a ser ensinado neste capítulo se limita a aplicações destetipo. Os elementos do mundo real_ até mesmo aqueles um pouco diferenciados do contexto escolar_ nãosão abarcados. O conhecimento de conteúdos de física expostos neste capítulo dos livros analisados só dizrespeito à ‘coisas da física’.

III. 3 - AFINAL, QUAL A FINALIDADE DO LIVRO DIDÁTIC O AO ABORDAR O PCE?

Apesar da diferença entre os livros L1 e L2 de modo geral podemos concluir que a forma deapresentação é a mesma e também o objetivo de ensino contido na opção dos autores. Inicialmente, aopropormos as categorias, não sabíamos quais as relações possíveis entre elas. No decorrer da análisealguns indícios se tornaram muito evidentes e nos levam a crer que em um livro didático (mesmo os‘melhores’), existe uma linha didática preferencial na qual os conteúdos são apresentados eoperacionalizados em aplicações e, uma linha didática periférica destinada a motivações,contextualizações, história da ciência e tópicos especiais.

A linha didática preferencial se caracteriza totalmente voltada para representação de situaçõesmodelizadas e desenvolvimento de técnicas matemáticas que darão subsídios a resolução dos exercícios e,problemas propostos nas aplicações. Uma espécie de ‘vamos falar sério’. Em nenhum momento os autoresresgatam os elementos de outras categorias, o que nos leva a supor que estão ali somente como umenxerto de conteúdo, fazendo parte de uma linha didática periférica. Portanto, nestes livros didáticos osconteúdos de ensino e os objetivos implícitos na abordagem proposta pelos autores passam necessariamentepelos elementos da primeira linha e facultativamente pelos elementos da segunda.

Os livros didáticos utilizam situações modelizadas prontas sem tratarem o processo de modelizaçãopossível para chegar àquele modelo. Sendo assim, não fica claro tratar-se de um modelo e não da realidadeem si. Na verdade, a escola cria a sua própria realidade. O que é apresentado nas situações, são aplicaçõespróprias do contexto escolar, como decorrência, os conteúdos ensinados na escola são sempre preteridosem relação a outros mais funcionais, que de certa forma dêem conta da realidade. A forma como o conteúdoé apresentado só serve para interpretar situações que dizem respeito ao ‘mundo da física’.

Os mesmos livros didáticos não sugerem modelos alternativos do tipo : ‘e se não fosse assim’. Porexemplo: ‘pegue um sabonete e o deixe deslizar em uma banheira’, é uma situação bem mais explorável doponto de vista da modelização do que situações envolvendo, montanhas russas sem atrito. A ênfase dadaas técnicas de resolução de exercícios é evidenciada na seguinte expressão encontrada no início da seção8.7 do livro L1 (P. 324):

...veremos que a aplicação da conservação da energia torna mais simples a solução de algunsproblemas que, se abordados de outra maneira, poderiam apresentar maiores dificuldades aoserem resolvidos.


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4 Uma discussão histórica sobre o enunciado do PCE pode ser vista em Kuhn (1977) e Sousa Filho (1987).

Nossa preocupação, naturalmente, é mostrar que esta opção dos autores de livros didáticos divergedos objetivos de uma educação para vida, ligada a construção de modelos capazes de solucionar problemasdiferentes daquelas artificiais, propostos no ambiente escolar. Os livros não exigem nenhum tipo demodelização e, muito menos, servem como exemplares para situações reais. Neste sentido, quando retiramosa referência ao real contida principalmente na motivação, contextualização e história da ciência, deixando-os como elementos periféricos, fatalmente perdemos a oportunidade de propiciar momentos que envolvamprocessos de modelização.

IV – REFLEXÕES FINAIS

No contexto acima invocado, o PCE perde o caráter heurístico conferido à ele pela Ciência.A visão axiomática proposta nos livros didáticos implica em quantificação de valores. As formas deenergia são definidas antes do enunciado do princípio, fazendo crer que a conservação é umadecorrência empírica; some-se as formas de energia e haverá conservação. Todavia, isto é uma inversãohistórica4. Na verdade, quando recorremos a epistemologia, fica clara a constatação que é o princípioquem permite a definição de novas formas de energia, ou seja, a idéia de energia só ganha sentidopela conservação.

A insistência dos autores em apresentar a idéia de energia dentro de um domínio fenomelógico(Bécu-Robinault e Tiberghien, 1998), isto é, definir energia dentro de cada domínio (mecânica,termodinãmica, eletricidade e magnetismo) contribui para subvalorização do papel do PCE, principalmente,porque a apresentação do tema ocorre no tópico mecânica e parte da definição de energia como a capacidadede realizar trabalho. Nossa preocupação é compartilhada por outros pesquisadores. Por exemplo, Trumper(1991) sugere que tal definição seja completamente abandonada. Duit (1981) alega restrições devido afalta de validade universal desta definição. Isto é, energia é um conceito muito mais amplo que somente acapacidade de realizar trabalho. Nós sustentamos, igualmente, que esta definição confunde profundamentea idéia de conservação.

Entendemos que se o autor parte de elementos reais, e evidencia que o conhecimento físicoconstruído é fruto de processos de modelização, cujo elemento final floresce de sucessivas aproximaçõesdo fenômeno real, e neste caminho o processo de construção do conhecimento científico se favorece deguias heurísticos como o PCE, o ponto de chegada provavelmente será mais intimamente ligado a idéiade construção de modelos. Por outro lado, quando parte-se de fenômenos já modelizados, empobrece-sea dimensão criativa do conteúdo, limitando-o àquelas aplicações imediatas de fórmulas. A ciência da‘natureza’, tão pregada nas páginas inicias dos livros, se perde em meio a blocos e fios ideais, dando umcaráter restrito ao conteúdo. Acreditamos ser mais difícil chegar a realidade limitando a aplicação doconhecimento a sistemas previamente idealizados e abstratos.

Enunciar o princípio de conservação de energia, em suas dimensões empírica e racional, enfatizadana discussão epistemológica precedente e, a partir disto, elaborar modelos para situações reais onde adiversas faces da energia aparecem, supomos, seria um caminho mais interessante. Por outro lado, aapropriação deste guia heurístico permitiria a extrapolação do conhecimento aprendido na sala paraoutros contextos, onde os compromissos com a disciplina se dissipam e, o desejo de entender o mundose apossa das ferramentas cognitivas mais ricas.


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V - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BÉCU-ROBINAULT, K. e TIBERGHIEN, A. Integrating experiments into the teaching of energy. IJSE,VOL. 20, N. 1, 99-114, 1998.

BONJORNO, R. F. S. A.; BONJORNO, J. R., BONJORNO, V. & CLINTON, M. R. Física. São Paulo:FTD, 1992.

CHEVALLARD, I. La trasposition didactique; du savoir savant au savoir enseigné. Grenoble: La PenséeSauvage, 1985.

CUPANI, A., e M. PIETROCOLA, M. 2002. A relevância da epistemologia de Mario Bunge para oEnsino de Ciências. CCEF, VOL 19, no. 1, pp:97-122., 2002.

DELIZOICOV, D. e ANGOTTI, J. A. Física. São Paulo: Cortez, 1992.

DUIT, R. Understanding energy as a conserved quantity. E. J. S. E., Vol. 3, 291-301, 1981.

EINSTEIN, A. Out of my laters years. New York: Philos. Library, 1950.

_____. Como vejo o mundo. São Paulo: Círculo do Livro ltda, 1998.

GASPAR, A. e PRADO, F. D. O vestibular, o livro didático e a prática pedagógica do professor em salade aula. VII EPEF (Encontro de Pesquisa em Ensino de Física), Florianópolis/SC, Abril, 2000.

GILBERT,J.K e BOULTER,C.J. Aprendendo ciências através de modelos e modelagem. In: Modelos eeducação em ciências. COLINVAUX, D. (org).Rio de Janeiro: Ravil,12-34,1998.

GILBERT, J. K.; BOULTER,C.J. & RUTHERFORD, M. Models in explanations, part 1: horses of courses?IJSE, vol. 20, no. 1, pp. 83-97, 1998.

GIL-PÉREZ, D. Differences entre “modeles spontanes”, modeles enseignes et modeles scientifiques:quelques inplications didactiques. A. GIORDAN, J. L. MARTINAND, Actes JES, 9, 1987.

GRANGER, G. -G. Principes scientifiques, principes philosophiques. Principia, Florianópolis, v.3, n. 1,pp. 87-99, 1999.

KOYRÉ, A. Estudos de história do pensamento filosófico. Rio de janeiro: Forense, 1991.

MÁXIMO, A. e ALVARENGA, B. Curso de física. São Paulo: Scipione, 2000.

PATY, M. Einstein philosophe: la physique comme pratique philosophique. Paris: Presses Universitairesde France, 1993.

_____. A matéria roubada: a apropriação crítica do objeto da física contemporânea. São Paulo: EDUSP,1995.

PIETROCOLA, M. Construção e realidade: o papel do conhecimento físico no entendimento do mundo.In: Ensino de Física: conteúdo, metodologia e epistemologia numa abordagem integradora.PEITROCOLA, M. (org). Florianópolis : Editora da UFSC, 2001.

POINCARÉ, H. A ciência e a hipótese. Brasília: Editora Universidade de Brasília, 1984.

_____. O valor da ciência. Rio de Janeiro: Contraponto, 1995.

TRUMPER, R. Being constructive: an alternative approach to the teaching of energy_ part two. InternatinalJournal of science education.v 13 (1), 1- 10, 1991.


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CO-1-087

O potencial didático de jogos de simulação: um estudo da influência do lúdico noperfil conceitual de estudantes de nível médio

Oliveira, Alessandro Gerson M. I.1 [[email protected]]Nardi, Roberto2 [[email protected]]

1 Grupo de Pesquisa em Ensino de Ciências, Programa de Pós-Graduação em Educação para a Ciência,Faculdade de Ciências, UNESP – Câmpus de Bauru

2 Departamento de Educação, Grupo de Pesquisa em Ensino de Ciências, Programa de Pós-Graduação em Educação paraa Ciência, Faculdade de Ciências, UNESP – Câmpus de Bauru

Levando em conta o caráter multifacetado e complexo do ser humano, em especial do aluno, estetrabalho busca estudar a funcionalidade de uma alternativa ainda recente, que propõe a utilização de jogosde RPG (Role Playing Games), jogos de interpretação, orientados por um contador de estórias, visandoprincipalmente analisar o desenvolvimento cognitivo, a formulação de um determinado conceito de físicae a evolução dos conceitos advindos do senso comum para idéias cientificamente aceitas como corretas,permitindo que isto ocorra através do puro espirito lúdico, definido por Huizinga(1993), descrevendo ecriticando as possibilidades criadas pelo jogo e sua problemática quando aplicado para alunos do ensinomédio, direcionando o ludo para um determinado tópico do ensino de física.

1. As Teorias Cognitivas

Desde Durkhein, que praticamente iniciou o estudo da sociologia e da educação, e que consideravao aluno uma tabula rasa, isto é, um recipiente vazio no qual vão se inserir os ensinamentos, vários pensadoresderam contribuições importantes para se estabelecer uma teoria que auxiliasse no aprendizado e na educaçãodo ser humano, assunto que no mínimo suscitou vários debates e polêmicas entre sociólogos e/ou educadores.

Entre as diversas teorias utilizadas para estudar o processo de ensino-aprendizagem vamos darênfase neste trabalho a interpretação de Mortimer (2000) sobre o perfil conceitual, por se encaixar bemno contexto do complexo humano sem se deixar atrair ao ecleticismo vão. Mortimer (2000) estabelece aimportância e influências que os trabalhos de Piaget (1975), Vigotski (2000), e as teorias sobre mudançaconceitual tiveram para que pudesse estabelecer a noção de Perfil Conceitual, que será aqui utilizado.

Na obra de Piaget(1975) a explicação para o aprendizado se centra no individuo, e como este vemdesde os tempos de berçário se adaptando e assimilando para responder da forma que lhe é necessária aosestímulos externos, ele chega a idade escolar com idéias elaboradas por si mesmo para enfrentar o mundoque até aquele momento se impôs á sua frente, tudo ocorrendo em função da resposta biológica aosestímulos do ambiente. A mente e o cérebro são praticamente uma única estrutura e tal como qualqueroutro órgão do corpo humano, com o desenvolvimento biológico, este tende a habilitar-se a funções maiscomplexas com o decorrer do tempo, possibilitando a compreensão de muitos conceitos básicos e simplóriosna infância, e conforme vai se dando o crescimento à capacidade cognitiva abrange menos idéias que, noentanto, são mais complexas e abstratas. O autor chega mesmo a separar em fases de aptidão o cérebro,deixando claro em quais idades a mente está apta a aprender certos conceitos e com que nível decomplexidade. É necessário deixar claro, que Piaget (1975) também se preocupa com as inteirações como ambiente, mas relega estas a um segundo plano quando mantém o foco de suas discussões nos processosque regem a evolução da capacidade do aprendizado humano como processos orgânicos inatos, o cérebrobem formado a chave para se relacionar bem com o mundo que o cerca, e a formação do cérebro ébasicamente uma função orgânica do individuo, o que fica claro quando o autor estabelece, como supracitada, a idade como fator de relevância primeira para que se possa formar ou compreender conceitos.


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Muito a embora a idéia de que a compreensão, a inteligência e o aprendizado derivem principalmentede variáveis biológicas, seja hoje consensualmente descartadas pela maioria dos autores, a concepção decomo se dá a assimilação quando o individuo está diante de uma situação desconfortável (desiquilibradora)conceitualmente, permanece sólida, tanto que foi e continua sendo utilizada por diversos pesquisadores dacognição, pois expõe para o pesquisador, várias facetas do raciocínio abrindo deixas para explorações,não somente de cunho físico-naturais. Seguindo a linha teórico-metodológica de Mortimer (2000), faremosuso do conceito de desiquilibração para instigar os estudantes e coletar suas concepções espontâneas epós-aprendizado, muito embora a idéia de concepção espontânea advenha, das teorias vygotskianas sobrea aquisição do conhecimento, bem como o estudo que faremos do contexto histórico-social da situaçãodos alunos-alvos.

O trabalho de Vygotsky (2000) reconhece na expressão e na linguagem os indicadores e formadoresprincipais das capacidades cognitivas. Seguindo uma linha diferente da de Piaget (1975), estabelece comofoco de seus estudos a interação do sujeito com o meio que o cerca, salientando o contexto e a historicidadedas relações entre o individuo, o meio e o objeto de estudo como fatores avaliativos para poder entendera capacidade de compreensão de um conceito. Ele dissocia desse modo a noção de mente da de cérebro,podendo observar um desenvolvimento relativamente independente entre estes, isto é, embora conectadospor bases biológicas, bases estas ainda um tanto obscuras mesmo nos dias de hoje, estas estruturas são“interindependentes” de maneira que não há relação direta entre o estado salutar de um com o do outro.Para compreender a evolução cognitiva, Vygostsky estabelece o que vem a chamar “zona de conhecimentoproximal”, que torna possível ao individuo compreender um conceito, desde que já tenha mantido comeste algum contato, estando apto a refletir mais profundamente sobre o tema. A natureza da reflexão e suaprofundidade dependem claramente do tipo de relação que houve entre sujeito e o conceito, mas semdúvida a cada novo confronto entre ambos, uma reflexão mais aprofundada é esperada e que um novopasso seja dado, ampliando o conhecimento do sujeito e conseqüentemente sua “zona de conhecimentoproximal”.

Ao inverso da teoria biológica piagetiana (Piaget, 1975), que vê no crescimento orgânico do individuoo aumento de sua capacidade de socialização, Vygotsky (2000) vê na socialização o crescimento mental.A importância dada à interação com a sociedade pode ser contemplada, ao notar que ele conecta diretamenteo pensamento e a linguagem: o pensamento se desenvolve em virtude das necessidades lingüísticas, e emseus estudos ele demarca cada indício de expressão inicial até as conversas mais complexas e capciosas,onde idéias ficam “subentendidas”, revelando noções intrincadas e conceitos abstratos bem formulados.São nesses pontos que Mortimer (2000), usa as concepções vygotskyanas, somadas criticamente as situaçõesdesiquilibradoras de Piaget (1975), para avaliar conceitualmente a relação do aluno com a temáticadeterminada, de maneira contextual e histórica no sentido de compreender as relações dos alunos nosconfrontos com o assunto abordado. Como já mencionado, a idéia de desiquilibração já foi utilizada porpesquisadores anteriormente, os ditos neo-piagetianos, e essas pesquisas revistas, mas durante algumtempo a noção de mudança conceitual permaneceu em voga nas pesquisas de ensino de ciências.

Pesquisadores preocupados com as concepções prévias do aluno, e apoiados em princípiospiagetianos, focaram-se em coletar e analisar tais concepções e compará-las com as idéias recolhidas dosmesmos estudantes após terem passado pela educação formal, ou pelo tipo de estratégia de aprendizagemproposto pela pesquisa.Estas pesquisas davam a entender que, se confrontados com efeitos físicos contra-intuitivos que negassem suas concepções prévias, os alunos se sentiriam desconfortáveis com sua explicação“errada” do fenômeno e então através da metodologia de ensino proposta os discentes viriam a construiruma concepção cientificamente aceita sobre tal conceito, trocando, literalmente, a idéia falha pela nova emais abrangente explicação da natureza. O rumo para o qual o conceito irá evoluir é complexo emultifacetado, gerando por vezes teorias incorretas, mas auto-explicativas por parte dos discentes, ouseja, o conceito elaborado não é o científico, mas tem consistência sólida o suficiente para persistir namente do aluno, chegando mesmo a integrar de modo torpe a noção cientifica que o professor tenta


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transmitir. Mortimer (2000) percebe isso e de seu texto podemos extrair que as diversidades de contextose de historicidades envolvidas são em geral ignoradas por pesquisadores que têm sua formação voltada àsrespostas racionalistas das ciências naturais, acabando por criar pesquisas demonstrativas que gerammetodologias de ensino que, se eficazes, são apenas para casos muito específicos.

Mortimer (2000) percebe que a maneira como se trata uma idéia depende imensamente do contextoe da historicidade dessa idéia, justificando assim seu apelo aos trabalhos de Vygotsky (2000), mas tambémpercebe que se deseja coletar algum dado sobre as idéias que os discentes têm acerca de determinadoassunto é preciso um “detonador”, uma situação ignidora para que se revelem através do discurso asconcepções discentes acerca do tema. Tal como Bachelard (1996), Mortimer (2000) entende que o serhumano carrega consigo tanto a noção do senso comum quanto a concepção cientifica. Mortimer acrescentaque, enquanto Bachelard (1996) preocupou-se com a filogênese dos conceitos científicos ele soma a issoa ontogênese desses conceitos transmutando perfil epistemológico em perfil conceitual, mais apto aracionalizar, se é que isso é possível, a complexa forma de uma idéia na mente humana, permitindo oseducadores uma visão mais clara de sua tarefa e de como lidar com ela.

2. A Evolução Epistemológica do Conceito de Força

Como em nosso trabalho o discernimento conceitual entre alunos será feito com base na idéia deperfil conceitual advindo de Mortimer (2000) e este por sua vez estabeleceu suas zonas de perfis conceituaiscom base no conceito pré-estabelecido por Bachelard (1996) de perfil epistemológico, vale uma breverevisão histórica. Vários autores verificaram haver semelhanças entre a aprendizagem ontológica de umconceito e sua evolução epistemológica. São, contudo, apenas semelhanças não havendo mote para associá-las necessariamente a aprendizagem em si; isso significa que o vínculo que liga a evolução de uma idéia namente de um único individuo e a evolução da idéia na “mente cientifica” de toda a comunidade de cientistastambém está em um campo no complexo tal como definido por Morin (2001), que pode ser esmiuçado aonosso ver através das conexões entre perfil conceitual e perfil epistemológico. Entretanto, como não éinteresse principal deste trabalho verificar tais conexões, mas sim às conexões existentes entre a atividadelúdica de RPG e a efetiva aprendizagem da idéia de força, limitar-se-á a caracterização histórica, e a brevesexplicações sobre os modos de pensar epistemológico concernente aos campos de divisão do perfilconceitual.

2.1. Realismo Ingênuo

O conceito realista de força pode ser comparado com a interpretação que Aristóteles dá a interaçãoentre dois corpos, mais tarde revista na Idade Média sem grandes alterações por São Tomás de Aquino,que adequou o conhecimento aristotélico à filosofia católica do século XIII, dando origem à filosofiaAristotélico-Tomista. Sua característica mais profunda está na total descrença de atuação de forças àdistância, isto é, um corpo só poderá exercer força sobre outro com o qual esteja diretamente em contato.É importante salientar, que Aristóteles buscava explicações causais concentrando-se no motivo domovimento e não em sua descrição. Não se estabelecem relações matemáticas, muito embora hoje possamosfazer abstrações para isso, mas a quantificação precisa dos fenômenos só surgirá com valor significativocom o advento do racionalismo cartesiano.

2.2. Empirismo Claro e Positivista

O empirismo é marcado com sua preocupação de bem descrever a realidade prática do fenômeno,e o conceito aristotélico de força não dava conta dessa tarefa: para justificar a continuidade do movimentode um projétil após este deixar de fazer contato com seu propulsor, o filosofo grego estabeleceu que o ar


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atrás do projétil, que viria para preencher o vácuo deixado pelo corpo em movimento era o responsávelpela continuidade do movimento, mas o próprio ar que o empurrava por trás resistia a passagem à frentedo móvel. Dessa forma o ar era, ao mesmo tempo, o meio propelente e resistivo do movimento. Essaexplicação sem dúvida alguma se mostrava falha quando se tentava racionalizar a trajetória de um projétilsobre ela. Assim, ainda na Antiguidade, Philophonos surge com a idéia de Impetus, ou seja, o propulsor“carregaria” o projétil com uma quantidade de Impetus, que seria análogo a algo entre os conceitos deenergia cinética e de momento, tais como hoje os aceitamos. Assim, o ar só agiria de maneira resistiva,desgastando o Impetusdo móvel e fazendo-o parar gradativamente. Sobre esta base teórica o movimentodos projeteis via-se mais bem escorado, mas o conceito caiu no esquecimento, até ressurgir novamente naIdade Média com Buridan, que também não conseguiu sustentá-lo, mas o tornou suficientemente conhecidopara que chegasse até a época de Galileu Galilei, que então pôde abstrair o conceito de Inércia.

É importante deixar claro que, em nenhum momento, o Impetustende a ser expresso como umconceito de força, mas sim como uma conseqüência da atuação de uma força. Galileu não foi, assim, alémda cinemática, pois o Impetus era uma explicação suficientemente boa para justificar a causa do movimentoe a experimentação prática.

2.3. Racionalismo Clássico

O racionalismo clássico surge com Descartes e, na física, tem seu representante mais importante nafigura de Isaac Newton que, a partir das idéias cartesianas estipulou pressupostos que mais tarde iriamfazê-lo discordar destas mesmas idéias em alguns pontos. Essa linha de pensamento já pressupõe algumaabstração para além da realidade cotidiana. Desse modo, Newton rompeu pelo menos dois paradigmas desua época: primeiro deixou de se preocupar com a justificativa causal da força para descrevê-laquantitativamente, a partir do pressuposto simples e claro de que ela existia. Segundo estabeleceu a açãoà distância, isto é, não era necessário contato para que um corpo exercesse força sobre outro, o que ficaclaro quando Newton se refere à força da gravidade, postulando que basta que dois corpos tenham massapara que estes se atraiam mutuamente. No sentido clássico, podemos afirmar que força é a alteração daquantidade de movimento que, por sua vez tende a se conservar, a não ser pela ação de alguma força. Nãohá limites para o efeito que uma força constante pode exercer em um corpo de massa também constante;este continuará a aumentar sua velocidade, até um valor infinito. Newton percebeu a importância dosreferenciais em seu estudo do movimento, e abstraiu que em algum ponto haveria um referencial inercialabsoluto que estava parado em relação a tudo mais, além de deixar claro que espaço e tempo, alheios umao outro, eram grandezas físicas passíveis de mensuração clara e inconteste, sendo, portanto, absolutos.Dessa forma qualquer um que meça a passagem de um segundo terá a mesma medida, quaisquer que sejamas condições, o mesmo se dando com o espaço.

Um adendo: outros tipos de força foram descobertos depois da gravidade, mas apenas mais umtipo ainda no campo do Racionalismo Clássico: a força eletromagnética, que é a interação existente entrepartículas carregadas com cargas elétricas, ou que possuem polarização magnética. Essa interação é ditaeletromagnética, pois os trabalhos de Faraday e Maxwell estabeleceram a correlação entre o magnetismoe a eletricidade, tornando-se possível obter um a partir do outro. Este adendo é válido uma vez que apróxima troca de paradigma se dará baseado nos estudos feitos sobre as formas de radiação eletromagnética,entre as quais se encontra a luz.

2.4. Racionalismo Completo

Para se enquadrar a essa categoria, o conceito é uma abstração de uma abstração anterior, ou seja,o conceito que antes era uma abstração simples da realidade se torna uma abstração complexa. Ainda épossível perceber seus efeitos na vida cotidiana, muito embora estes sejam ínfimos. Na física, a transposição


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do racionalismo clássico para o completo, vem com o surgimento da Relatividade, seu criador AlbertEinstein rompe com a noção de Espaço e Tempo absolutos de forma que estes conceitos são interdependentesno universo quadridimensional einsteniano, criando a noção de espaço-tempo. Como aconteceu comNewton, vários pensadores anteriores a Einstein haviam percebido a deformação de grandezas como amassa e o tempo com o constante aumento da velocidade, mas apenas Einstein foi capaz de romper oparadigma proposto por Newton e de visualizar matéria e a energia como formas diferentes de um mesmoente físico. A noção de força tal como classicamente trabalhada desvanece, não há como afirmar se umcorpo está ou não acelerando, é agora tudo uma questão de referencial, e da geometria do espaço-tempo.A partir desse ponto a física assume simplesmente que força é a interação existente entre diferentes corposfísicos, e tão somente isso. Não há maneira de mensurá-la quantitativamente uma vez que mensurar avariação do momento em relação ao tempo se torna uma tarefa impraticável quando o próprio tempo sealtera com a variação do momento.

A Mecânica assim abandona a dinâmica, para se voltar no que é passível de medição e cálculos, econseqüente argumentação determinista: a conservação do momento e da energia.

2.5. Racionalismo Discursivo

Aqui já não se encontram mais conexões entre a teoria e a vida cotidiana. As teorias chegaram a umponto de abstração só aplicável em situações hipotéticas, que são provadas apenas dentro de laboratóriosespecializados, quando o podem ser (algumas teorias como a da Supersimetria, ainda aguardam por provasexperimentais). Aqui a força continua existindo apenas como uma interação entre partículas, normalmenteuma interação que não pode ser explicada. Existem, hoje quatro tipos de interações ou forças conhecidas:a Força Gravitacional, a Força Eletromagnética, a Força Forte e a Força Fraca.

As duas primeiras forças já foram discutidas neste trabalho, sendo que sua reformulação a luz doRacionalismo Discursivo, vem só complementar o que a física clássica e relativística já sabiam sobre elas.As duas outras forças, a Força Forte, e a Força Fraca, só atuam em nível sub-atômico, mantendo coeso onúcleo do átomo, permitindo aos prótons com cargas elétricas iguais, e os nêutrons, desprovidos de cargaelétrica, se manterem unidos no cerne do átomo. Vários físicos tentaram unificar estas forças em um únicotipo de interação (inclusive Einstein), hoje já se notou várias semelhanças entre a força eletromagnética ea força fraca, esta última chegando a ser chamada de força eletrofraca, mas ainda existem distinçõesdemais entre elas para estabelecer a ambas uma mesma natureza. Não a explicação causal para atuação dequaisquer uma destas quatro forças, apenas admite-se sua existência, por sua inegável atuação.

O currículo brasileiro do ensino médio, hoje, demanda de seus alunos um conhecimentoclaro da física clássica de Newton exigindo muito pouco sobre Física Relativística e/ou Quântica, destaforma poucas instituições de ensino se preocupam com o ensino destas a não ser no ensino de nívelsuperior.

3. O Jogo e a Educação

O jogo sempre esteve presente na história da humanidade, segundo Huizinga (1993). Não seriadifícil definir qualquer atividade humana em termos de um jogo, que está presente nas mais diversasmanifestações culturais, sendo mesmo um identificador de civilização, dependendo da arquitetura e daimportância dada a atividade lúdica. Porém, jogar não é privilégio do ser humano, até mesmo os animaisjogam, brincam e interpretam e mesmo para eles o jogo supera qualquer explicação biológica. Claro quenão se estabelecem regras implícitas ou explicitas da maneira que faz um ser humano, mas os principaiselementos do jogo estão ali presentes. O jogo não tem explicação, joga-se porque é divertido, e até mesmonecessário e inato. Mas há algumas características que definem os jogos que poderiam ser amplamente


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aproveitadas pelo educador. Ramos (1990) ao estudar Huizinga(1993), define alguma delas: a) O jogo éuma atividade livre e voluntária; b) Segue regras próprias; c) Não diz respeito ao cotidiano; d) Envolvea consciência de se estar “fazendo-de-conta”; e) Acontece em espaço e tempo definidos; f) Absorve ojogador totalmente; g) Cria expectativas, até mesma tensão devido ao acaso e/ou a incerteza.

É interessante notar, que mesmo na mentalidade soberba de alguns professores, pais e educandos,qualquer coisa que fuja ao modelo tradicional de ensino é tida como não-séria, e, portanto desfavorável àsregras do jogo implícito do qual diariamente participam. O grau de concentração que um torcedor defutebol alcança quando assiste aos jogos de seu time é algo bastante sério, embora o momento seja desuposta descontração. O torcedor vibra, se emociona, espera, procura entender cada movimento e açãodos jogadores, cria ao seu redor um mundo distante de seu dia a dia, e tem consciência disso e, portanto,o faz voluntariamente, uma vez que se fosse de sua vontade poderia encerrar a atividade a qualquermomento, atividade que desta forma pode ser classificada como lúdica.

Semelhante do torcedor, ao participar de um jogo que depende de alguma decisão própria, o indivíduoacaba por salientar, ainda mais, suas experiências anteriores e concepções. Em jogos como o xadrez, porexemplo, o fato de mover uma peça depende do arbítrio do jogador, que não leva em conta apenas a lógica,mas também fatores subjetivos. Não é incomum, ver enxadristas sacrificar uma de suas peças mais importantes,contra um adversário claramente mais fraco, o que pode ser considerado não lógico, mas acontece apenascom o intuito de deixar o jogo mais emocionante e/ou “honrado”. Que peça vai sacrificar depende de qual eleacredita ser a mais importante. O jogo dependerá das crenças que o jogador traz consigo antes de jogar e quenão foram, necessariamente concebidas em função do jogo, mas de suas experiências pessoais. Huizinga(1993) demonstra este fato ilustrando-o com uma disputa entre dois príncipes japoneses Kenshin e Shingen,que estavam em guerra, e quando Kenshin veio a perceber que o feudo de Shingen estava desabastecido desal, mandou então entregar do mantimento ao adversário para que a contenda ficasse somente no âmbito dasespadas, honrando o jogo da guerra e mantendo válida sua provável vitória.

Nesse ponto é crucial, mencionar, a grande paridade entre jogos, brincadeiras e atuações, aliás,em algumas línguas, como o inglês e o alemão, por exemplo, a mesma palavra é usada para expressartodos estes significados. Os jogos infantis têm basicamente todas as características de um “jogo” adulto,mas a criança consegue atuar bem melhor no seu mundo de “faz-de-conta”. Seus brinquedos e imaginaçãonão estão presos aos contextos sociais e pode-se muito bem fixar uma régua em uma caneta e brincar deavião sem qualquer embaraço, fundamentando ainda a brincadeira, com argumentos como: o tubo de tintaé o jato propulsor, a ponta da caneta é uma metralhadora, a aba da tampa é um flap e quantos mais elepuder imaginar, para que seu avião faça sentido.

É plausível, então, mesmo que de maneira simplista considerar que crescer significa apenas brincarcom brinquedos cada vez maiores e mais caros e com jogos de regras cada vez mais elaboradas, ditadaspor regulamentos morais, éticos, sociais, legais etc. inerentes à sociedade e cultura predominante. Ramos(1990) discute como o lúdico está presente na ciência em momentos, tais como quando se atribui à partículassubatômicas e números quânticos nomes de cores e sabores; nesses momentos é deixada de lado aobjetividade, e o caráter brincalhão inato ao ser humano vem à tona para representar a realidade. Dessemodo é possível considerar que atividades lúdicas, em geral, podem desenvolver qualidades e práticas, taiscomo o espírito construtivo, a imaginação, a capacidade de sistematizar e a até mesmo a noção de trabalhoprodutivo.

Estes predicados são sempre almejados pelo educador e vêm com a vantagem de terem origem nointeresse do próprio discente (o que é uma das regras para caracterizarmos como jogo qualquer atividade),mas raramente são alcançados no ensino das ciências exatas, através de métodos alternativos de ensino,não pela inexistência de trabalhos acadêmicos e pesquisas sobre o assunto, mas possivelmente, pelo poucozelo do docente que utiliza o caráter lúdico como curiosidade, não o vinculando de maneira concreta como conteúdo ensinado.


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Enfim, alvitra-se a estudar a utilização da ludicidade natural em prol do processo de aprendizageme como forma de acesso ao conhecimento, ou seja, não nos interessa estabelecer atividades sem que estastenham como objetivo nítido promover o espírito científico e mostrar de maneira prática o potencial dolúdico e o interesse que se pode despertar, resgatando a porção infantil do espírito humano adulto (ouquase adulto), porção esta, que torna o descobrimento prazeroso e até mesmo, necessário ao ser.

3.1. O RPG e a Educação

Criado na década de 70 em campus universitários nos EUA, os R.P.G. (Roleplaying Games)ou jogos de interpretação, atribuíram novos adjetivos ao conceito de jogo. Atualmente os RPG sãomuito difundidos como jogos eletrônicos que possibilitam diversos caminhos e alternativas, onde ojogador assume o controle de um personagem e decide o que ele vai fazer, tocar ou dizer, há polêmicaentre os jogadores de RPG se o nome é válido, já que o jogo eletrônico não tem todas as característicasnecessárias para ser considerado, como um jogo de interpretação, uma vez que limitam as escolhasdo jogo às possibilidades do software e da máquina. Autênticos jogos do gênero utilizam-se doimaginário e de qualquer tipo de estória de qualquer área da cultura, dando ênfase à literatura e aocinema, podendo ser ambientados em qualquer lugar ou época. Para poder ser claramente classificadocomo um RPG, o jogo deve: a) Fazer com que todos os jogadores interpretem um papel de umapersonagem; b) Permitir ao jogador em sua interpretação, fazer com que seu personagem tenha qualqueratitude que desejar, perante a situação que lhe foi imposta como desafio, pelo narrador; c) Ter umnarrador para a estória.

O narrador também é um dos jogadores e a ele é permitido o controle total da realidade do jogo.Atuando como avaliador e proponente de desafios está um narrador, que na verdade, é mais que um merojogador. Também podendo ser chamado de mestre do jogo, é ele que cria o desafio, avalia a ação dospersonagens, e conta a estória; no entanto, é preciso observar o alto grau de interatividade de todos ospersonagens com a estória.

Nas situações de impasse é o mestre quem avalia, através de um conjunto de regras que o jogo trazconsigo, ou até mesmo criadas por ele próprio. O narrador deve estar pronto a improvisar, retocar aestória, para que esta possa interagir com alguma ação inesperada de um jogador. Assim, o narrador é tãodependente dos personagens quanto dos personagens dele, pois, sem quaisquer desses elementos nãohaveria jogo.

Nesse ponto é importante definir o que fazem os outros jogadores, e o tipo de personagens queexistem em um RPG. Os jogadores devem superar um desafio proposto pelo narrador, fazendo uso daspossibilidades materiais e mentais que seus personagens tem, e criando novas, da forma que possamimaginar, desde que mantenham a coerência do universo em que estão inseridos. Os participantes nãodevem competir entre si, mas sim agir como uma equipe para que juntos possam alcançar o objetivoinicialmente proposto, privilegiando o caráter cooperativo. Esta faculdade do jogo de interpretação cria apossibilidade de personagens com diferentes dons e vícios, trabalharem como um time, aproveitando oque há de melhor e de pior em cada um deles. Portanto, é importante o participante, quando criar umpersonagem do jogo atribuir-lhe uma personalidade, e interpretá-lo segundo ela, sempre consciente de queesta apenas atuando em um mundo de “faz-de-conta”.

As características físicas e sociais que compõem cada personagem são em geral lhes atribuídas emforma de número; quanto maior o valor, mais chance tem de ser bem sucedido em determinada tarefa,inserindo desta forma o acaso, representado por meio de dados que o jogador deve rolar para verificar seusucesso ou falha. Por exemplo: quando compõe – se um personagem, lhe é atribuída uma grande forçafísica, representada pelo valor cinco (5), para saber se consegue erguer uma pedra pesada, rola-se umdado comum de seis faces; se o resultado for igual ou inferior a cinco, ele foi bem sucedido. No entanto,


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fica a critério do mestre saber se a sorte deve ou não interferir em determinados pontos da estória, paranão alterar sua fluência, podendo ele burlar as regras para garantir o sucesso ou a falha. Desta feita, nesseestudo, procuraremos minimizar a ação do acaso, para garantir um controle ainda maior da aventura,evitando o uso de dados, mesmo porque, alguns RPG utilizam dados pouco comuns com quatro, oito,10,12 e 20 faces.

Mas não bastam apenas os jogadores; é preciso que outros personagens interajam com os deles.Para tanto é preciso desenvolver a idéia de Personagens Não Jogadores (PNJ) e Personagens Jogadores(PJ). Os PJ são os papéis interpretados pelos jogadores, e os PNJ são personagens controlados pelomestre e em geral são aliados que orientam os PJ em sua aventura ou os inimigos que enfrentam duranteo desafio.

Embora possa parecer estranho à primeira vista os PNJ serem controlados pelo narrador, é precisodeixar claro que o mestre não concorre contra os jogadores; seu intuito é promover a diversão lúdica, poisse tencionasse, e como controla toda a realidade do universo do jogo, ele poderia simplesmente decretarque um meteoro ou raio fulminasse os demais participantes; isso, porém, não serviria ao propósito dojogo; aliás, nem haveria jogo:

“(...) Ao invés de participar do jogo, os jogadores poderiam estar lendo um livro, assistindo umfilme, namorando ou passando o tempo com os familiares. Para recompensar o tempo investidopelos jogadores, o Narrador precisa tornar a experiência de jogo enriquecedora e divertida.(...)” (Rein-Hagen, Hatch, Bridges, 1994).

O Narrador deve ser justo, manter a tensão no jogo, garantir que os personagens que controla nãosabem o que ele sabe, para não criar lutas injustas e não pegar ninguém de surpresa, a menos que isso sejaesperado para o decorrer da estória.

Normalmente, o mestre costuma preparar a sessão de jogo desenhando mapas e marcando emquais pontos do mapa, estão determinados obstáculos. Ele pode, como dito anteriormente, ajustar o mapaou o grau de dificuldade dos obstáculos, conforme o nível dos aventureiros, em prol do divertimento e dafluência da estória e, às vezes, como já mencionado, infringir um pouco as regras para garantir, que as PJ,não morram ou fiquem presos logo no primeiro obstáculo.

Ao final de cada aventura, a maioria dos jogos de interpretação, o narrador deve premiar as PJ compontos bônus, avaliando a desenvoltura e a criatividade dos jogadores diante dos problemas que lhesforam impostos. Premia-se a todos do grupo que conseguiram atingir o objetivo, mas premia-se melhorquem teve melhor desempenho.

4.1 Desafios de Pesquisa

A pesquisa visa: reconhecer através de um instrumento da avaliação conceitual, a zona maispredominante do perfil conceitual de estudantes de nível médio acerca da primeira lei de Newton ou Leida Inércia, formando um grupo de cinco a oito integrantes, que seriam, inicialmente inquiridos, através deuma seqüência de entrevistas abertas, sobre sua estrutura familiar, suas concepções de escola, ensino efísica, para buscando estar ciente da condição psicológica, acadêmica e social do discente, antes da realizaçãode quaisquer práticas alternativas de ensino, que vai orientar a estruturação do estudo. Apresentando-osem seguida ao universo do RPG, através de sessões diárias para que adquiram a prática de jogo. A avaliaçãodos conceitos dos alunos e de seu relacionamento sócio-cultural com o mundo nós dará a opção deescolher indivíduos distintos, permitindo uma amostragem suficientemente diversificada.

Propõe-se, neste trabalho, a elaboração de uma aventura de RPG relativamente simples, onde acompreensão de conceitos da física seja essencial para superar os desafios propostos pelo narrador (oprofessor), para poder estudar as potencialidades, desafios e contra-indicações gerados pela atividade. Há


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a possibilidade de criar aventuras na época e lugares, aonde o conceito físico que é tema do jogo, foiinicialmente elaborado, podendo se assim introduzir, fatos pertinentes à história da ciência. Outro pontode estudo é a proposta de avaliação que vem com o jogo e baseado no desempenho da PJ durante apartida. O mestre poderia salientar uma característica de uma personagem, incrementando-a com materialque auxilie o dom que se distinguiu e em aventuras seguintes, por à prova os demais dons do personagem.Dessa forma, a avaliação não ficaria presa a conceitos de aprovado ou reprovado, mas de bom em algumascaracterísticas,regular em outras e ruim em algumas, com a vantagem de poder identificá-las e trabalharsobre elas.

O RPG é um jogo sofisticado, pois demanda prática para ser jogado com eficiência. É preciso deum tempo inicial, dedicado exclusivamente à explicação de seus sistemas e funcionamento, uma vez que épouco comum em nosso país. As abordagens iniciais devem ser cautelosas, pois é fácil para um jogadorinterpretar que não há regras e que ele pode fazer o que quer, acabando por conturbar o ambiente de jogo,ou ainda arriscar seu personagem em situações das quais o narrador nem sempre vai estar disposto asalvá–lo, e estes caracterizam apenas alguns dos desafios que se encontraria. Assim, todas as conseqüênciase problemáticas do RPG devem ser analisadas e severamente debatidas, para que sua aplicação não gereconstrangimentos entre os discentes.

Por visar uma pesquisa qualitativa dos proveitos advindos da inserção dos jogos de interpretaçãocomo elemento didático, estão sendo elaboradas algumas aventuras centradas em um tópico particular dafísica (uma vez que seria por demais pretensioso abranger todas as ramificações e possibilidadestransdisciplinares desta ciência) que após aplicadas, oportunizarão a recolha de dados para análise ediscussão.

Os dados seriam coletados através de filmagem do grupo em jogo, pois embora isso possa gerarcerto desconforto em um primeiro contato, é conveniente registrar todas as reações, tanto oratórias comocorporais do indivíduo, por se tratar de uma experiência de interpretação de personagens. Também seriainteressante acompanhar o rendimento escolar dos alunos através não somente de notas, mas também deentrevistas com os docentes dos mesmos, e através de debates promovidos no interior do próprio grupopara analisar a fluência e o desenvolvimento individual e coletivo dos participantes.

Espera-se através da experiência, da prática, da bibliografia e do debate, não principalmentedesenvolver um jogo útil ao aprendizado, mas tecer comentários e conclusões, sobre a aplicabilidade dojogo de interpretação e sobre seu papel como proposta metodológica de ensino colaborador no aprendizadode física, suas implicações, vantagens, problemas e possibilidades, contribuindo, assim, para ampliar osrecursos pedagógicos a disposição dos professores de maneira consciente, crítica e prática.


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5. Referencias bibliográficas

BACHELARD, G. A Filosofia do Não: Filosofia do Novo espírito científico, Trad. Joaquim José MouraRamos, 5.ª Edição, Lisboa: Editorial Presença, 1991.

BACHELARD, G. A Formação do Espírito Cintífico: Contribuição para Psicanálise do conhecimento,Trad. E. dos S. Abreu, 1.ª Edição, Rio de Janeiro: Ed. Contraponto, 1996.

CUNHA, A. L., CALDAS, H. Modos de Raciocínio baseado na Teoria do Impetus, Revista Brasileirade Ensino de Física, v. 23, n. 1, p. 93-103.

HUIZINGA, J. Homo Ludens: O jogo como elemento da cultura, 4.ª Edição, São Paulo: Ed. Perspectiva,1993.

MARTINS, R. A. Como não Escrever sobre história da física, Revista Brasileira de Ensino de Física,v. 23, n. 1, p. 113-129.

MORIN, E. A Cabeça bem-feita: repensar a reforma, reformar o pensamento, trad. Eloá Jacobina,5.ª Edição, Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 2001.

MORTIMER, E. F. Linguagem e Formação de Conceitos no Ensino de Ciências, Belo Horizonte:Ed. UFMG, 2000.

PIAGET, J. A formação do símbolo na criança: Imitação, Jogo e Sonho, imagem e Representação,Brasília: Zahar Editores, 1975.

RAMOS, E. M. F. Brinquedos e Jogos no Ensino de Física, Tese (Mestrado em Ensino de Física)Instituto de Física e Faculdade de Educação. Universidade de São Paulo, São Paulo, 1990.

REIN-HAGEN, Mark; HATCH, Robert; BRIDGES, Bill; Lobisomem: o Apocalispse, Trad. SylvioGonçalves, São Paulo: Ed. Devir, 1994.

SILVEIRA, F. L. A filosofia da Ciência de Karl Popper e suas implicações no ensino de ciência. Cadernocatarinense de Ensino de Física, v. 6, n. 2, p.77-95.

STINNER, Arthur, The story of force, from Aristotle to Einstein, Physics Education, v. 29, n.2, p. 77-85.

VYGOTSKY, L. S., A Construção do Pensamento e da Linguagem. Trad. Paulo Bezerra, São Paulo:Ed. Martins Fontes, 2000.

ZANETIC, J. Ciência, seu desenvolvimento histórico e social: Implicações para o ensino. São Paulo.Secretaria de Estado da Educação. Coordenadoria de Estudos e Normas Pedagógicas, CENP, 1990.


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CO-1-088

O que propõem os pesquisadores para o ensino de óptica na virada do milênio ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

Alex Bellucco do Carmoa [[email protected]]Anna Maria Pessoa de Carvalhob [[email protected]]

aFaculdade de Educação da Universidade de São Paulob Faculdade de Educação da Universidade de São Paulo

1. Resumo

Tendo em vista as crescentes inovações e tendências no currículo de física nas últimas décadas,conforme Carvalho e Vannucchi (1996), e também a necessidade de mudanças no ensino tradicional defísica, conforme sugeridas nos Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs), o presente trabalho tem oobjetivo de averiguar, o que tem sido proposto pelos pesquisadores sobre o ensino de óptica nesse sentido,na virada do milênio. O tema óptica foi escolhido devido à sua enormidade de aplicações no mundocontemporâneo. Analisamos artigos de óptica dos Simpósios Nacionais de Ensino de Física (SNEFs) e osEncontros de Pesquisadores de Ensino de Física (EPEFs) da última década (1992/2002). E também, osseguintes encontros: Reunión Nacional de Educación en la Física (REF) de 1993 e 1995, e do InternationalResearch Group on Physics Teaching (GIREP’) de 1993 e 1996. Criamos um modelo de classificação afim de verificar nossos propósitos. Concluímos que: 1- os trabalhos que levam em conta as concepçõesalternativas dos estudantes, adquirem grande espaço dentro das pesquisas classificadas; 2- nos trabalhosteóricos existem mais trabalhos sobre óptica física do que geométrica e 3- infelizmente esse maior númerode trabalhos sobre óptica física desaparece quando se trata dos trabalhos práticos.

2. Introdução

Na apresentação dos Parâmetros Curriculares Nacionais para o ensino médio (PCNEM) - Ciênciasda Natureza, Matemática e suas Tecnologias, quando são discutidos os referenciais para elaboração domesmo, encontramos as seguintes palavras sobre esses referenciais: “... também organizam o aprendizadode suas disciplinas, ao manifestarem a busca de interdisciplinaridade e contextualização e ao detalharem,entre os objetivos educacionais amplos desse nível de ensino, uma série de competências humanasrelacionadas a conhecimentos matemáticos e científico-tecnológicos. Referenda-se uma visão do EnsinoMédio de caráter amplo, de forma que os aspectos e conteúdos tecnológicos associados ao aprendizadocientífico e matemático sejam parte essencial da formação cidadã de sentido universal e não somente desentido profissionalizante”.

Ainda no PCNEM – dentro dos Conhecimentos de Física - encontramos: “... é essencial que oconhecimento físico seja explicitado como um processo histórico, objeto de continua transformação eassociado às outras formas de expressão humanas. É necessário também que essa cultura em Físicainclua a compreensão do conjunto de equipamentos e procedimentos, técnicos ou tecnológicos, do cotidianodoméstico, social e profissional”.

E complementando as idéias acima citando Carvalho e Vannuchi (1996): “Um dos resultados danossa revisão bibliográfica foi notar a grande importância atribuída à História e Filosofia da Ciênciano ensino de Física como também as tentativas de inclusão da Física Moderna e/ou Contemporânea noscurrículos, o que indica como objetos da renovação do ensino de ciências a aproximação entre a ciênciae o cidadão comum...”. (Todos os grifos são nossos).


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A partir das idéias expressas nos parágrafos anteriores, fica mais do que evidente a existência de umaforte tendência em se atualizar os currículos de Física nas escolas, entre os pesquisadores de ensino. Porém,o que eles propõem? Além do mais, é importante salientar o estado de estagnação que se encontram nossasescolas. Os conteúdos de Física são ensinados da mesma forma a mais de quatro décadas - a única mudançaé que existem alguns “cortes cirúrgicos” na matemática usada. Tentaremos responder essa pergunta naspróximas seções; mas antes é preciso esclarecer uma outra pergunta: porque falar especificamente de óptica?

Fenômenos ópticos são amplamente empregados na tecnologia da sociedade atual. Os avançosnessa área são absolutamente notáveis: uma ponteira laser, por exemplo, pode ser comprada por um preçobastante acessível – de três a cinco reais - em relação ao que já custou - alguns milhares de dólares.Ademais, a importância da óptica para o mundo contemporâneo é indiscutível (o que seriam, por exemplo,das comunicações sem a fibra-óptica?).

Dentre os exemplos da tecnologia que se utiliza desses fenômenos ópticos, que podemos extrair denosso contexto, temos: fibras-óptica, CDs, DVDs, scanners, portas automáticas etc. A maioria dessesaparelhos usam princípios da óptica física, em contrapartida, a óptica vista nas escolas data no máximo doséculo XVII, em outras palavras, se trata da óptica geométrica.

Devido à importância da óptica no mundo contemporâneo, e essa estagnação de seu ensino, quevai ao desencontro com as tendências expressas acima - alteração do currículo de física.- é mais do quepertinente estudar o que propõem os pesquisadores para o ensino de óptica na virada do milênio.

Para responder nossa pergunta, criamos um modelo para classificar as Atas dos encontros sobreensino de física. De onde acreditamos ser a melhor fonte de material para averiguar nossos propósitos, porse tratar do que de mais recente existe em pesquisa em ensino de física.

Classificamos e analisamos os trabalhos sobre óptica dos Simpósios Nacionais de Ensino de Física(SNEFs) e os Encontros de Pesquisadores de Ensino de Física (EPEFs) da última década (1992/2002). Etambém, dos seguintes encontros: Reunión Nacional de Educación en la Física (REF) de 1993 e 1995, edo International Research Group on Physics Teaching (GIREP’) de 1993 e 1996.

3. Modelo de Classificação dos trabalhos Completos de Óptica e assuntos RelacionadosPublicados nas Atas dos Congressos

Os trabalhos sobre óptica foram classificados conforme seguinte modelo:

1. Ótica: Geométrica, Geométrica e Física, e Física;

2. Tipo de trabalho.

Este tópico foi subdividido em:

A - Proposta de Ensino:

A1. Teórico – Sugestão de uma possível prática;

A2. Prático – Projeto aplicado para alunos ou para professores;

B - Discussão Teórica: discussão teórica sobre algum tema que pode vir a ser usado na sala de aula.

Sendo que na classificação podia-se escolher somente um entre esses itens. Tanto A quanto Bforam subdivididos em:


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Congresso/Ano SNEF93 SNEF95 SNEF97 SNEF99 EPEF96 GIREP’ 93 GIREP’ 96 Todos

Discussão Teórica 2 1 2 3 1 20 1 30

Óptica

Geométrica - - - 1 1 1 - 3

Física 2 - 2 1 - 13 1 19

Geométrica e Física - 1 - 1 - 6 - 8

Níveis de Ensino

Fundamental - 1 1 - - - - 2

Médio 1 1 2 2 1 - 1 8

3º Grau - 1 2 1 1 6 - 11

Formação Continuada - - - - - - - -

2.1. Níveis de Ensino: Ensino Fundamental, Ensino Médio, 3º grau (Licenciatura, Bacharelado e/ou Engenharia), e/ou Formação Continuada de Professores;

2.2. Temas Abordados e/ou Complementos: principais tópicos abordados pelo artigo e assuntosrelevantes à classificação.

Vale ressaltar que nem todos os artigos foram classificados, pois alguns se tratavam apenas deresumos; dessa forma, não podendo dar as informações necessárias para preencher o modelo acima. Ouseja, dos 114 artigos sobre óptica encontrados, apenas 83 puderam ser classificados (os quais foramchamados de trabalhos completos). E também, que algumas categorias (níveis de ensino e temas abordadose/ou complementos) poderiam aparecer mais de uma vez no mesmo artigo.

4. tabelas e análise de dados

Feita a classificação, fizemos as seguintes tabelas referentes ao tipo de óptica e ao tipo de trabalho:

Tabela I: Discussão teórica

Na Discussão Teórica houve uma predominância da óptica física (dezenove trabalhos), e tambémda geométrica e física. Vale ressaltar que a grande quantidade de trabalhos no GIREP’ 93 se deve ao fatode o tema do encontro ser “Light and Information”, portanto, todos os trabalhos (direta ou indiretamente)tratavam de óptica. O que esta tabela não mostra é que dos 13 trabalhos sobre óptica física do GIREP’ 93,temos seis que são para o 3º grau. E que muitos dos trabalhos não continham o nível de ensino para o qualeles se dirigiam. Uma crítica a ser feita é que muitos dos trabalhos tratavam de discutir um tema da mesmaforma que um livro técnico ou científico o faria. Por outro lado, outros tratavam de explanar um assuntotido como complicado (por exemplo: luz e informação), de uma forma mais simples que a convencional.Os temas que mais apareceram foram história da ciência (cinco trabalhos), difração (quatro trabalhos) ecotidiano (dois trabalhos).


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Congresso/Ano SNEF93 SNEF95 SNEF97 SNEF99 EPEF96 EPEF00

Proposta de Ensino Teórico 1 1 3 2 3 1

Óptica

Geométrica 1 1 1 - - -

Física - - 1 - 3 1

Geométrica e Física - - 1 2 - -

Níveis de Ensino

Fundamental - - 1 - - -

Médio 1 - 3 2 3 1

3º Grau - - - - - -

Formação Continuada - - - 1 1 -

Congresso/Ano REF 93 REF 95 GIREP’ 93 GIREP’ 96 Todos

Proposta de Ensino Teórico 2 1 14 1 28

Óptica

Geométrica 1 - 2 - 6Física 1 1 9 1 16

Geométrica e Física - - 3 - 6

Níveis de Ensino

Fundamental - - - - 1

Médio - - 4 1 143º Grau 1 1 8 - 10

Formação Continuada - - - - 2

Tabela II: Proposta ensino teórico

Na Proposta de Ensino Teórico novamente houve predominância da óptica física. Porém, maisuma vez o GIREP’ 93 provoca uma distorção nos dados, pois dos seus 14 trabalhos sobre o tema, oito sãopara o 3º grau, sendo que, estes também não passam de abordagens similares aos dos livros técnicos oucientíficos. Porém, se não fossem contabilizados esses oito trabalhos, teríamos oito sobre óptica física, oque seria no mínimo interessante - segundo nossas referências bibliográficas. Nessa categoria, os temasque mais apareceram foram: difração (dose trabalhos), concepções alternativas (oito trabalhos), históriada ciência (cinco trabalhos), cotidiano, uso de softwares e dualidade onda-partícula (três trabalhos cadaum).


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Congresso/Ano SNEF93 SNEF95 SNEF97 SNEF99 EPEF96 EPEF2000 EPEF 2002

Proposta de Ensino Prático 1 1 2 3 3 4 1

ÓpticaGeométrica 1 1 1 - 3 2 1

Física - - - - - 1 -

Geométrica e Física - - 1 3 - 1 -

Níveis de EnsinoFundamental 1 - - 2 - 1 -

Médio - 1 1 3 3 2 1

3º Grau 1 - - - - 2 -

Formação Continuada - - 2 1 - 1 -

Congresso/Ano REF93 REF 95 GIREP’ 93 GIREP’ 96 Todos

Proposta de Ensino Prático 1 2 5 1 24

Óptica

Geométrica - 2 3 - 13

Física - - - 1 2

Geométrica e Física 1 - 2 - 8

Níveis de Ensino

Fundamental - 1 2 - 7

Médio - - 5 - 16

3º Grau 1 1 1 - 6Formação Continuada - - 1 1 6

Tabela III: Proposta de ensino prático

Em Proposta de Ensino Prático houve uma redução brusca nos trabalhos sobre óptica física (doistrabalhos), já sobre ótica física e geométrica classificamos oito trabalhos. O GIREP’ 93 não causou umadistorção dos dados devido ao pequeno número de trabalhos encontrados dentro desta categoria (cincotrabalhos). Quanto aos níveis de ensino, satisfatoriamente, tivemos muitos trabalhos para o ensino médio(dezesseis), e um número equilibrado entre os demais níveis (aproximadamente seis cada um). Com relaçãoà óptica geométrica, classificamos treze trabalhos; desses dez trabalhavam esse tema junto com concepçõesalternativas. Os temas que mais apareceram foram concepções alternativas (catorze trabalhos), seguidopor dualidade onda-partícula (quatro trabalhos), cotidiano e uso de softwares (três trabalhos cada um).

5. Conclusões

Nas discussões teóricas encontramos um grande número de trabalhos sobre óptica física (dezenove) devidoao GIREP’93, que contribuiu com treze trabalhos. Porém, se consideramos somente os encontros nacionais,teremos cinco trabalhos de óptica física contra dois para cada uma das outras categorias. E ainda mais, temos setetrabalhos direcionados para o ensino médio e cinco para o terceiro grau. Isto reflete bem a necessidade de atualizaçãodo currículo de física como visto no PCNEM, e com o trabalho de Carvalho e Vannuchi (1996).


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Nas propostas de ensino teórico – considerando os encontros nacionais – temos cinco trabalhossobre óptica física contra três para cada uma das outras categorias. E também há muitos trabalhos para oensino médio (onze trabalhos). Assim, vemos que essa categoria segue as mesmas tendências expressas noparágrafo anterior – de atualização do currículo de física.

Nas propostas de ensino prático – dentro dos encontros nacionais - encontramos a seguintedistribuição de trabalhos: um sobre óptica física, cinco sobre geométrica e física, e nove sobre geométrica.Desses encontramos onze trabalhos para o ensino médio (sendo apenas um sobre óptica física), quatropara o ensino fundamental, quatro para formação continuada de professores e três para o terceiro grau.Vemos que nesta categoria os trabalhos sobre óptica geométrica adquirem grande espaço, e também háalgum espaço para os trabalhos transitórios - ou seja, de óptica geométrica e física. Isto reflete a enormedificuldade de incorporar à sala de aula um trabalho sobre a física moderna e/ou contemporânea.

Assim, tendo em vista o que foi constatado por Carvalho & Vannuchi (1996), e se levarmos emconta os PCNEM, verificarmos a quase ausência de trabalhos práticos na categoria mais relevante para osalunos no nosso trabalho (óptica física), é verificar a quase ausência de trabalhos que levem em conta ainclusão social e a formação de cidadãos.

Podemos ainda tecer as seguintes críticas aos trabalhos práticos: dos vinte quatro trabalhosclassificados, treze não citaram para quantas pessoas a metodologia foi aplicada. Apenas quatro dentretodos trazem informações a respeito de uma possível continuação do curso. Ou seja, não temos informaçõesprecisas de quantas pessoas participaram, e se os trabalhos terão continuidade ou não. Logo, os trabalhospráticos não dão informações seguras sobre sua validade.

Em todos os trabalhos encontramos uma grande diversidade de temas. Isto reflete o vasto horizonteem que se encontra o campo da óptica. E mais ainda, a imensidão de aplicações que ela tem em nossa vidaprática.

Encontramos muitos trabalhos que consideram as concepções alternativas dos estudantes (umtotal de vinte e dois), isso reflete um avanço, pois isto reflete a necessidade de o professor saber o que oaluno pensa, para assim, melhor direcionar a sua prática. E também, que de todos os trabalhos, umagrande parcela é voltada para o ensino médio (quarenta trabalhos), que é onde se encontram as faixasetárias que estão ingressando no mercado de trabalho; isto – somado à diversidade de temas encontrada -pode ser reflexo de uma procura de um ensino que prepare o aluno para sua vida profissional.

Apesar do que vem sendo feito pelos pesquisadores para atualizar o currículo de Física, vemos quesão poucas as pesquisas que buscam o trabalho de incorporação à sala de aula, principalmente quando setrata da física moderna e/ou contemporânea. Isso reflete, a enorme resistência a mudanças – mesmo pelospesquisadores - existentes no ensino brasileiro. Mudar esse paradigma é um desafio para os novos professorese pesquisadores que ingressam nesse novo milênio.


1030

6. Bibliografia

Brasil. Ministério da educação e da cultura. Parâmetros Curriculares Nacionais - Ensino Médio - Ciênciasda Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Lei de Diretrizes e Bases da Educação – Lei 9.394/96.Disponível em: http://www.mec.gov.br/semtec/ftp/Ciências da Natureza.doc Acesso em 6 de marçode 2003.

Carvalho, Anna M. P; Vannucchi, Andreá. – O currículo de física: inovações e tendências nos anos noventa– Investigação em Ensino de Ciências, Porto Alegre, v. 1, n.1, 3-19, 1996.

Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, IV, 1994, Florianópolis. Atas... São Paulo: Sociedade Brasileirade Física, 1994.

Encontro de pesquisadores em Ensino de Física, V, 1996, Águas de Lindóia. Atas... São Paulo: SociedadeBrasileira de Física, 1996.

Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, VI, 1998, Florianópolis. Atas... Santa Catarina: ImprensaUFSC, 1998.

Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, VII, 2000, Florianópolis. Atas... São Paulo: Sociedade Brasileirade Física, 2000.

Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, VIII, 2002, Florianópolis. Atas... São Paulo: Sociedade Brasileirade Física, 2002.

International conference on physics education, 1993, Braga. Atas... Braga: Universidade do Minho, 1993.

International conference on physics education, 1996, Ljubljana. Atas... Ljubljana: Board of Education ofSlovenia, 1996.

Reunion nacional de education en la fisica, VIII, 1993, Rosario. Atas... Rosario: Asociacion de Profesoresde Fisica de la Argentina, 1993.

Reunion nacional de education en la fisica, IX, 1995, Salta. Atas... Salta: Asociacion de Profesores deFisica de la Argentina, 1995.

Simpósio nacional de ensino de física, X, 1993, Londrina. Atas... São Paulo: Sociedade Brasileira deFísica, 1993.

Simpósio nacional de ensino de física, XII, 1995, Niterói. Atas... São Paulo: Sociedade Brasileira deFísica, 1995.

Simpósio nacional de ensino de física, XIII, 1997, Belo Horizonte. Atas... São Paulo: Sociedade Brasileirade Física, 1997.

Simpósio nacional de ensino de física, XI, 1999, Brasília. Atas... São Paulo: Sociedade Brasileira deFísica, 1999.


1031

Congresso/Ano SNEF93 SNEF95 SNEF97 SNEF99 EPEF96 GIREP’ 93 GIREP’ 96 Todos

Discussão Teórica 2 1 2 3 1 20 1 30

Óptica

Geométrica - - - 1 1 1 - 3

Física 2 - 2 1 - 13 1 19

Geométrica e Física - 1 - 1 - 6 - 8

Níveis de Ensino

Fundamental - 1 1 - - - - 2

Médio 1 1 2 2 1 - 1 8

3º Grau - 1 2 1 1 6 - 11

Formação Continuada - - - - - - - -

Temas

Cotidiano 1 - 1 - - - - 2

História da Ciência - 1 - - 1 3 - 5

Fibra Óptica - - 1 - - 1 - 2

Microondas - - 1 - - - - 1

Dualidade onda-partícula - - 1 - - 1 - 1

Efeito Fotoelétrico 1 - - - - - - 1

Óptica Ondulatória 1 - - - - - 1 2

Óptica de Feynman - - - 1 - - - 1

Interferência - - - 1 - 1 - 1

Kit de experimentos ópticos - - - 1 - - - 1

Difração - - - - - 4 - 4

Fractais - - - - - 2 - 2

Temperatura da Luz - - - - - 1 - 1

Formação imagens - - - - - 1 - 1

Física e Arte - - - - - 1 - 1

7. Tabelas completas

Tabela completa I: Discussão teórica


1032

Congresso/Ano SNEF93 SNEF95 SNEF97 SNEF99 EPEF96 EPEF00

Proposta de Ensino Teórico 1 1 3 2 3 1

Óptica

Geométrica 1 1 1 - - -

Física - - 1 - 3 1

Geométrica e Física - - 1 2 - -

Níveis de Ensino

Fundamental - - 1 - - -

Médio 1 - 3 2 3 1

3º Grau - - - - - -

Formação Continuada - - - 1 1 -

Temas

Ensino Cognitivista - - - - - 1

Concepções Alternativas 1 1 2 - - -

Mudança Conceitual - 1 - - - -

Cotidiano - 1 1 - 1 1

História da Ciência - - 1 1 2 1

Laser - - - - 1 -

Dualidade onda-partícula - - - 1 2 1

Efeito Fotoelétrico - - 1 - - 1

Polarização da luz - - - - 1 -

Óptica de Feynman - - - 1 -

Uso de Softwares - - - 1 - 1

Difração - - 1 - 1 -

Formação de Imagens - - - - - -

Fibra Óptica - - - - - -

Interferência - - - - 1 -

Tabela completa II: Proposta de ensino teórico


1033

Congresso/Ano REF 93 REF 95 GIREP’ 93 GIREP’ 96 Todos

Proposta de Ensino Teórico 2 1 14 1 28

Óptica

Geométrica 1 - 2 - 6

Física 1 1 9 1 16

Geométrica e Física - - 3 - 6

Níveis de Ensino

Fundamental - - - - 1

Médio - - 4 1 14

3º Grau 1 1 8 - 10

Formação Continuada - - - - 2

Temas

Ensino Cognitivista - 1 - - 1

Concepções Alternativas 1 1 2 - 8

Mudança Conceitual - - - - 1

Cotidiano - - - - 3

História da Ciência - - 1 - 5

Laser - - - - 1

Dualidade onda-partícula - - - - 3

Efeito Fotoelétrico - - - - 1

Polarização da luz - - - - 1

Óptica de Feynman - - - - 1

Uso de Softwares - - 2 - 3

Difração 1 1 7 1 12

Formação de Imagens 1 - - - 1

Fibra Óptica - - 1 - 1

Interferência - - 1 - 2


1034

Congresso/Ano SNEF93 SNEF95 SNEF97 SNEF99 EPEF96 EPEF2000 EPEF 2002

Proposta de Ensino Prático 1 1 2 3 3 4 1

Óptica

Geométrica 1 1 1 - 3 2 1

Física - - - - - 1 -

Geométrica e Física - - 1 3 - 1 -

Níveis de Ensino

Fundamental 1 - - 2 - 1 -

Médio - 1 1 3 3 2 1

3º Grau 1 - - - - 2 -

Formação Continuada - - 2 1 - 1 -

Temas

Ensino Cognitivista - - - - - - 2

Concepções Alternativas 1 1 2 - 3 2 -

Mudança Conceitual - 1 - - 1 - -

Cotidiano - - 1 1 - - 1

História da Ciência - - 1 - - - 1

Retórica - - - - - 1 -

Metáforas, Analogias e Modelos - - - - - 1 -

Dualidade onda-partícula - - - 2 - 1 1

Uso de Softwares - - - - - - 1

Kit de experimentos ópticos - - - 1 - - -

Hologramas - - - - - - -

Formação de Imagens - - - - - - -

Difração - - - - - - -

Interferência - - - - - - -

Óptica de Fourier - - - - - - -

Tabela completa III: Proposta de ensino prático


1035

Congresso/Ano REF93 REF 95 GIREP’ 93 GIREP’ 96 Todos

Proposta de Ensino Prático 1 2 5 1 24

Óptica

Geométrica - 2 3 - 13

Física - - - 1 2

Geométrica e Física 1 - 2 - 8

Níveis de Ensino

Fundamental - 1 2 - 7

Médio - - 5 - 16

3º Grau 1 1 1 - 6

Formação Continuada - - 1 1 6

Temas

Ensino Cognitivista - - - - 2

Concepções Alternativas 1 2 2 - 14

Mudança Conceitual - - - - 2

Cotidiano - - - - 3

História da Ciência - - - - 2

Retórica - - - - 1

Metáforas, Analogias e Modelos - - - - 1

Dualidade onda-partícula - - - - 4

Uso de Softwares - - 2 - 3

Kit de experimentos ópticos - - - - 1

Hologramas - 1 - - 1

Formação de Imagens - 1 - - 1

Difração - - 1 - 1

Interferência - - 1 - 1

Óptica de Fourier - - - 1 1


1036

♦♦♦♦♦ APOIO: PROLICEN

CO-1-089

O Uso de Analogias no Ensino de Óptica: uma experiência em andamento♦♦♦♦♦

Carine Divaneia Gazolaa[[email protected]]Leandro Londero da Silvaa [[email protected]]

Eduardo Terrazzana [[email protected]]

aNúcleo de Educação em Ciências – Centro de Educação – Universidade Federal de Santa Maria

1 – Introdução

Vários autores têm refletido sobre o papel das analogias tanto na produção do conhecimento emáreas específicas do saber, quanto na construção do conhecimento no âmbito de uma disciplina escolar.

Há pesquisadores que fazem referência à utilidade das analogias como ferramentas para facilitar acompreensão de conceitos científicos, na medida que um domínio menos familiar (domínio alvo) é tornadomais compreensível através de suas semelhanças com um domínio mais familiar (domínio análogo)(Terrazzan, 1996, Borges, 1997, Stavy e Tirosh, 1993). Porém, alguns são cautelosos quanto a sua utilização,argumentando que as analogias nem sempre levam aos resultados esperados (Duit, 1991, Harrison eTreagust, 1993, Venville et al, 1994).

Na literatura encontramos também trabalhos que analisam como as analogias são apresentadas nostextos didáticos, especificando, por exemplo, os tipos de analogias utilizadas, as suas posições no texto, ea forma de organização das apresentações (Curtiz e Raigeluth, 1984, Glynn, 1989, Harrison e Treagust,1993, Thiele e Treagust, 1995, Terrazzan el al, 2000). Outros trabalhos fazem ainda referência ao uso deanalogias em sala de aula, enfocando o modo como professores delas se utilizam em suas atividades deensino (Dager, 1995, Thiele e Treagust, 1994, Ferraz, 2002).

2 – Objetivos

Nosso interesse sobre o uso de analogias no ensino de ciências está centrado principalmente emavaliar seu potencial como recurso didático no processo de ensino-aprendizagem. Nessa perspectiva, umade nossas ações investigativas refere-se ao uso de analogias em sala de aula, em particular em aulas deFísica. Assim, neste trabalho estudamos o uso de analogias em aulas de Óptica. Para isso, nos propusemosa estruturar atividades didáticas para o ensino de Óptica que utilizem analogias, implementá-las em sala deaula e avaliar tais implementações.

3 – O estudo realizado

Em trabalhos anteriores, realizamos um mapeamento das apresentações analógicas em coleçõesdidáticas de Física destinadas ao Ensino Médio. Através deste mapeamento, realizamos uma avaliação dautilização de analogias na apresentação de conceitos científicos nestes textos.

As coleções analisadas foram as seguintes:

a) ALVARENGA ÁLVARES, Beatriz; MÁXIMO, Antonio. Curso de Física. v.1, 2 e 3;

b) BONJORNO, José Roberto; RAMOS, Clinton Marcico. Física.v.1, 2 e 3;

c) GONÇALVES, Aurélio; TOSCANO, Carlos. Física e realidade. v.1, 2 e 3.

d) GREF - Grupo de Reelaboração do Ensino de Física: Física. v.1, 2 e 3;


1037

e) GUIMARÃES, Luiz Alberto; FONTE BOA, Marcelo. Física para o 2º Grau. v.1, 2 e 3;

As três primeiras coleções foram escolhidas por serem as mais utilizadas por professores da redeescolar de ensino médio de Santa Maria na época do levantamento realizado. A quarta, por ser umacoleção de referência em cursos de atualização e aperfeiçoamento de professores em serviço oferecidospelo Núcleo de Educação em Ciências da UFSM (onde este trabalho se desenvolve) e a última por mostrar-se, desde que tomamos contato com a mesma, rica em analogias.

Mapeamos, assim um total de 71 analogias e constatamos que as analogias são utilizadas comcerta freqüência nas coleções didáticas analisadas, porém são pouco exploradas do ponto de vista didático.

A realização deste levantamento nos levou a refletir sobre a possibilidade de preparar atividadesdidáticas com uso de analogias.

Selecionamos analogias para serem utilizadas no desenvolvimento de tópicos de Física. Apartir desta seleção, estruturamos atividades didáticas para o desenvolvimento dos tópicos deEletromagnetismo, Física Térmica e Óptica. Contamos com um total de 10 analogias, sendo 01para o tópico de Física Térmica, 03 e 06 para os tópicos de Óptica e Eletromagnetismo,respectivamente.

Para este estudo selecionamos analogias que pudessem ser utilizadas no desenvolvimento do tópicode Óptica em aulas de Ensino Médio. A escolha desse tópico deveu-se à possibilidade de implementaçãodestas atividades junto às turmas de responsabilidade dos professores do GTPF/NEC - Grupo de Trabalhode Professores de Física do Núcleo de Educação em Ciências. Este grupo está em atividade já há algunsanos, e através dele o Núcleo de Educação em Ciências busca estabelecer formas institucionais de FormaçãoContinuada de Professores, bem como parâmetros necessários para a elaboração e avaliação de propostascurriculares mais flexíveis e abrangentes para o ensino da Física na Escola Média, e de inovações didático-pedagógicas para o seu desenvolvimento. Para a seleção das analogias a serem utilizadas nas atividadesdidáticas um primeiro critério foi a freqüência com que as analogias apareciam nas coleções anteriormenteanalisadas

3.1 – Elaboração de atividades didáticas com uso de analogias

Para a elaboração das atividades didáticas adotamos o modelo TWA (Teaching with Analogies),desenvolvido por Glynn (1991). Este modelo surge de uma análise crítica e comparativa sobre a formacomo as analogias são apresentadas em diversos livros didáticos. Harrison e Treagust (1994) fizeram umaligeira modificação deste modelo, procurando reduzir a possibilidade de formação de concepções alternativaspelos estudantes.

Segundo o modelo TWA, para uma utilização adequada de analogias como recurso didático deve-se procurar seguir uma seqüência de seis passos. Abaixo apresentamos esta seqüência de acordo com asmodificações feitas por Harrison e Treagust:

• 1º Passo - Introdução da “situação alvo” a ser ensinada.

• 2º Passo - Introdução da “situação análoga” a ser utilizada.

• 3º Passo - Identificação das características relevantes do “análogo” utilizado.

• 4º Passo - Estabelecimento das similaridades entre o “análogo” e o “alvo”.

• 5º Passo - Identificação dos limites de validade da analogia utilizada.

• 6º Passo - Esboço de uma síntese conclusiva sobre a “situação alvo”.


1038

01

02

03

Assunto tratado

Refração da luz

Polarização daluz.

InstrumentosÓpticos

Situação alvo apresentada

Modificação da trajetória de umfeixe de luz ao mudar de meio

Passagem de parte de um feixede luz comum incidindo numpolarizador

Funcionamento do olho humano

Situação análoga utilizada

Modificação da trajetória de duas rodaspresas a um eixo ao mudarem de terreno

Passagem de parte de um feixe debastões (palitos de fósforos) incidindonuma grelha (peneira de fendas)

Funcionamento da máquina fotográfica

Depois de estruturadas, estas atividades didáticas passaram a exibir um certo padrão:

Nos passos 1 e 2 há um pequeno texto de referência para utilização do professor. No 3º passo,são identificadas as características relevantes do análogo utilizado. No 4º passo, há um mapeamentodas principais relações analógicas pretendidas, outras poderão surgir, mas, no entanto, pelo menosaquelas levantadas nas atividades devem ser discutidas em sala de aula. Quanto ao 5º passo do modeloadotado, apontamos os limites de validade da analogia utilizada. Para a síntese conclusiva oplanejamento apresenta um exemplo de texto como expectativa da produção coletiva de uma turmatípica.

Durante a elaboração do 5º passo, onde são identificados os limites de validade da analogia, tivemosdificuldades, pois todas as apresentações analógicas selecionadas não apontavam tais limites.

A tabela 1 fornece uma síntese dos aspectos principais das atividades elaboradas e que foramestruturadas segundo o modelo TWA.

Tabela 1

3.2 – Implementação em sala de aula e avaliação das atividades didáticas elaboradas

Em anos anteriores realizamos alguns ensaios com implementações em sala de aula das atividades01 e 02 (tabela 1). Infelizmente, naquelas oportunidades nossa coleta de informações foi precária, o quenão permitiu análises mais consistentes.

Em 2002, os planejamentos do GTPF previam a implementação das três atividades em turmasde terceira série do Ensino Médio da Rede Estadual de Ensino da região de Santa Maria, já que osassuntos referentes ao tópico de Óptica são geralmente trabalhados nesta série. Porém, houveimplementação apenas das atividades 01 e 03. Estas implementações foram realizadas em turmas sobregência de professores participantes do GTPF/NEC. Neste trabalho, nos deteremos na análise destasúltimas implementações.

A tabela 2 apresenta uma caracterização das turmas em que estavam previstas as implementaçõespara o ano de 2002, bem como as atividades efetivamente implementadas em cada turma.


1039

Turma

312

3A

311

Turno

Diurno

Diurno

Diurno

Nº médio de

alunos

30

41

25

Idade média

dos alunos

17 anos

16 anos

17 anos

Escola

Escola Estadual

Tiradentes

Colégio Estadual

Manoel Ribas

Escola Estadual

Tiradentes

Responsável(is)

Profa.M.S.F.

Profa.A.S.

Profa.M.S.

Atividades

Implementadas

Nenhuma

atividade

implementada

01 e 03

01 e 03

Tabela 2

No planejamento da professora M.S.F. estava previsto primeiramente uma visão geral do tópico deÓptica. Após esta visão geral do tópico, a professora trabalharia os conceitos/fenômenos maisdetalhadamente através de atividades didáticas presentes em seu planejamento. Entre estas atividadesestavam previstas as atividades didáticas com uso de analogias. Porém, durante a execução da primeiraparte de seu planejamento (uma visão geral do tópico de Óptica) surgiram vários questionamentos porparte de seus alunos e a professora acabou explicando detalhadamente os conceitos/fenômenos que seriamtrabalhados nas atividades didáticas com uso de analogias. Estes fatos foram constatados pela fala daprofessora durante uma entrevista realizada com a mesma.

“... quando tu começava meio que dar as idéias, aquela visão, começavam a surgir osquestionamentos, e tu acabava já explicando o que viria... nas analogias né...”(M.S.F.)

“... então aquela visão geral do curso na verdade pra que serviu, no momento em que tu queria sódar uma visão, tu já acabava... aprofundou muito o conteúdo...”(M.S.F.)

Portanto, percebe-se que a professora M.S.F. de certa forma “não resistiu à tradição” e ministrouapenas aulas expositivas sobre os assuntos que seriam abordados, não implementando assim as atividadesdidáticas planejadas para uso de analogias.

“... uma aula mais expositiva... essa última parte foi bem expositiva...” (M.S.F.)

“... daí eu dava aula expositiva, fazia exercício...” (M.S.F.)

A professora A.S., na abordagem do assunto presente na atividade didática 01, iniciou a aula comuma atividade experimental para o estudo da refração. Após a realização desta atividade a professoraexpôs o análogo proposto para seus alunos, somente efetuando os passos 1 e 2 da atividade didática comuso de analogia, não se preocupou em realizar os outros passos do modelo adotado na atividade. Aprofessora não considera ter utilizado uma analogia, apenas uma comparação entre modelos.

Reprodução das falas da professora durante uma entrevista realizada:

“... bem, pra ficar uma coisa assim bem simples, simples no sentido de que o aluno entendermelhor, eu peguei um copo de água da escola e coloquei na água uma colher. E quando a gentecoloca a colher na água então dá a impressão que a colher tá torta, quebrada né. Então é refração.Então muda porque mudou o meio... dá aquela ilusão, parece que tá quebrada” (A.S.)


1040

1 TUNES, S.;(1998). Uma janela para o mundo. In: Galileu. (7) 83:43-49.

2 BAGNATO, V. S.;(2001). Fundamentos da Luz Laser. In: A Física na Escola. (2) 2:4-9.

“... e aí eu fiz uma comparação, não usei a atividade com analogia, fiz só uma comparação, como carro, carrinho, andando no piso e depois trocando o piso, quer dizer, um com menos atrito praum com mais atrito, e a gente percebe que o carrinho, ele muda a trajetória dele...” (A.S.)

“... e daí então eu não me detive em todos os passos do TWA, por isso que eu não considero assimuma analogia, analogia. É mais uma comparação de modelos...”(A.S.)

Em virtude do final do ano letivo na escola da professora A.S. e pelo fato de seus alunos já teremestudado o fenômeno de polarização da luz no segundo ano do Ensino Médio, a atividade 02 não foiimplementada pela professora.

“... primeiro que eles... toda aquela função do fim do ano também né, e a polarização eles jáviram quando eles vêem no segundo ano, eles vêem onda... eles dão uma passada por essa ondaeletromagnética...” (A.S.)

“... se tivesse mais tempo a gente até retomaria todos, mas a polarização a gente não se detémmuito por causa disso, porque é um conhecimento que eles já devem ter do segundo ano...” (A.S.)

A atividade didática 03 foi implementada em sala de aula pela professora A. S., integrada ao uso deum texto de divulgação científica1. Esse texto trazia a imagem de um olho humano que a professorareproduziu em uma lâmina para retroprojetar, usando a mesma para explicar o funcionamento do olhohumano. Após a introdução do alvo, a professora introduziu o análogo proposto e fez as comparaçõesentre o olho humano e a máquina fotográfica. Assim, a professora realizou somente os passos 1, 2, 3 e 4da atividade, não se preocupando com a realização dos demais passos.

“... eu tenho uma transparência de um texto de divulgação científica, que é Uma Janela para oMundo, que tem assim um olho humano aumentado. Então tem na transparência, tem tudo, cadapartezinha do olho, a córnea, tudo tudo, o nervo óptico...”(A.S.)

“... quando eu tava falando nisso, nas diversas partes do olho humano, então daí eu fiz umacomparação com a máquina fotográfica. Por exemplo, o diafragma né que é a pupila...”(A.S.)

O assunto presente na atividade didática 01 foi abordado pela professora M.S. com a utilização deum texto de divulgação científica2. A professora apenas citou o análogo proposto durante a explicação doalvo, não utilizando a seqüência de passos propostos pelo modelo TWA. A professora apenas ministrouuma aula expositiva sobre o fenômeno da refração.

A atividade didática 02 não foi desenvolvida pela professora M.S. devido a atrasos na execução doseu planejamento. Segundo relato da professora durante uma entrevista realizada, os alunos optaram por nãotrabalhar com o fenômeno da polarização da luz, pois já tinham conhecimento prévio sobre este fenômeno.

“... não foi trabalhado essa atividade tendo em vista que nós estávamos bastante atrasados no‘conteúdo’ ...e eles não queriam porque já tinham mais ou menos a idéia de polarização, eles játinham visto. Mas o fator principal de não ter trabalhado era em termos de tempo e eles disseramque valeria muito mais a pena a gente ver o que faltaria...” (M.S.)

Assim, devido aos fatos citados anteriormente, neste trabalho passamos a analisar maisdetalhadamente apenas a implementação da atividade didática 03, realizada pela professora M.S.. Seurelato foi mais sistematizado e temos também maior quantidade de informações para análise.

Foram utilizados, como instrumentos para a avaliação desta implementação, as produções escritasdos alunos durante a aula (preenchimento das fichas), a videogravação da aula ministrada e uma entrevistaáudio-gravada realizada com a professora.


1041

Iniciando sua aula, a professora solicitou a uma aluna que desenhasse o olho humano no quadro.Tendo o olho humano desenhado, a professora discutiu então suas partes e respectivas funções. Nestepasso a professora também utilizou um olho de boi como modelo físico para representar o olho humano.A mesma dividiu a turma em grupos e distribuiu um olho de boi para cada grupo, solicitando que os alunosdissecassem o olho e analisassem cada parte detalhadamente. Verificamos, pelo relato da professora, queos alunos ficaram entusiasmados para mexer e dissecar o olho de boi.

“... já tendo o desenho do olho humano no quadro, daí então foi discutido as partes do olhohumano e a função de cada uma delas, né...” (M.S.)

“... os alunos foram distribuídos em grupos mais ou menos de cinco cada grupo e aí o grupo realizouessa atividade, né, de dissecar e procurar analisar partes por partes do olho de boi... eles ficaramassim super apreensivos e encantados né com a atividade. Adoraram realizar essa atividade...” (M.S.)

Dando seqüência a aula, a professora passou para a realização do passo 2 proposto pelo modelo,introdução do conceito análogo. Tendo a máquina fotográfica desenhada no quadro, a professora explicoucada uma de suas partes e seu funcionamento. De acordo com a professora, os alunos conheciam a máquinafotográfica mas não conheciam a função de cada uma das partes constituintes da mesma. A professoraentão explicou detalhadamente como a imagem se forma na máquina fotográfica, utilizando também umexemplar de máquina fotográfica durante o desenvolvimento desse passo. O desenvolvimento do passo 3do modelo, identificação das características relevantes do análogo utilizado, se deu juntamente com odesenvolvimento do passo 2.

“... a máquina fotográfica, ela já estava desenhada no quadro né, bem anteriormente havia sidodesenhada, e praticamente foi... o procedimento foi igual ao passo um. Foi explicadodetalhadamente como a imagem se formaria na máquina fotográfica...” (M.S.)

“... foi levado pra sala de aula a máquina também no caso e aberto ela e analisado assimdetalhadamente as partes que a comporiam...” (M.S.)

No desenvolvimento dos passos 4, 5 e 6 do modelo proposto, a professora solicitou aos alunos quepreenchessem as seguintes fichas (anexo I):

Ficha 1- Estabelecimento de correspondências entre assunto análogo e alvo,

Ficha 2- Indicação dos limites de validade da analogia utilizada,

Ficha 3- Elaboração de uma síntese conclusiva sobre o conceito alvo.

No desenvolvimento do passo 4, segundo a professora, os aluno não tiveram dificuldades emidentificar as relações analógicas pretendidas.

“... eu dei uma fichinha pra cada um deles e eles procuraram fazer esse estabelecimento decorrespondências entre análogo e alvo...” (M.S.)

No desenvolvimento do passo 5, os alunos não apontaram nenhum ponto falho para esta analogia,sendo esta tarefa realizada pela professora.

“O quinto passo eles não conseguiram identificar os limites de validade. Aí então foi exposto aeles...” (M.S.)

Na elaboração da síntese conclusiva sobre a situação alvo os alunos não tiveram nenhuma dificuldade.

“O sexto passo, eles fizeram uma síntese conclusiva... não tiveram dificuldade...” (M.S.)

Com base nas informações obtidas com os instrumentos de avaliação já descritos, podemos apontaralguns resultados:


1042

• No passo 1 a professora se utilizou de um olho de boi como modelo físico para estudar o olhohumano. Isto contribuiu para uma melhor compreensão do alvo pelos alunos.

• Os alunos aparentemente conheciam o análogo utilizado, lembrando de características relevantespara o trabalho proposto na atividade.

• Os alunos conheciam as partes constituintes de uma máquina fotográfica mas não conheciam oseu funcionamento. Nossas expectativas eram de que este fato poderia ter dificultado oentendimento do alvo pelos alunos, o que não ocorreu.

• Nos pareceu que o análogo foi bem compreendido pelos alunos. Contribuíram para isso osseguintes fatores:

o análogo era familiar aos alunos;

o análogo foi explicado detalhadamente pela professora;

a professora utilizou um exemplar de máquina fotográfica durante a realização do passo 2.

• Analisando as produções escritas dos alunos, constatamos que estes não tiveram dificuldadesem estabelecer as correspondências entre o “análogo” e o “alvo”, como sugere o quarto passodo modelo adotado. Acreditamos que isso se deve ao fato de:

análogo e alvo terem sido explicados detalhadamente pela professora;

a professora ter utilizado um modelo semelhante ao olho humano (olho de boi) durante arealização do passo 1;

a professora ter utilizado um exemplar de máquina fotográfica durante a realização do passo 2.

• Contrariamente ao que estava planejado inicialmente, não houve participação dos alunos naidentificação dos limites de validade da analogia utilizada. Apenas a professora expôs tais limites,pois os alunos não sugeriram nenhum ponto falho para a analogia.

• Não identificamos dificuldades, por parte dos alunos, na elaboração da síntese conclusiva sobrea “situação alvo”.

• Alguns alunos apresentaram resistência em realizar o preenchimento das fichas. Esses alunosapenas fizeram cópias das respostas dos colegas, o que foi constatado no momento da análisedessas fichas.

• Segundo a professora esta atividade parecia ser mais uma parte de aula de Biologia do que deaula de Física. De acordo com ela, isso aconteceu em virtude de estarem trabalhando comestruturas presentes em um órgão humano (olho humano) e este ser um assunto geralmentetratado em aulas de biologia. No entanto, a professora também afirmou que em sua escola esteassunto não é trabalhado em aulas de Biologia.

“... ficou parecendo que eu estava dando mais uma aula de biologia doque uma aula de física né... (M.S)”.

“... acho que nem nas aulas de biologia os professores acabam trabalhando comum assunto assim... tão específico... o mesmo acontece quando trabalhamos com

a recepção de sons pelo ouvido humano lá no segundo ano... (M.S)”.


1043

4 – Considerações finais

Na implementação da atividade didática utilizando recurso analógico os alunos tiveram chance decompreender a estrutura do olho humano a partir de um análogo já familiar aos mesmos, facilitando assima compreensão do assunto trabalhado.

Das nossas observações parece que o recurso a um olho de boi como modelo físico para representaro olho humano contribuiu muito mais para a compreensão das partes do olho humano e suas respectivasfunções do que o próprio análogo utilizado pela professora M.S.. No entanto, o uso deste modelo nãoesgotou o assunto alvo, pois ela abordou a questão da formação da imagem no olho humano através daformação da imagem na máquina fotográfica.

Este tipo de atividade exige dos alunos uma participação mais efetiva e uma maior concentraçãono momento em que lhes são solicitadas as tarefas de preenchimento das fichas, o que efetivamente ocorreu.Por isso, acreditamos que este maior envolvimento contribuiu para que a maioria dos alunos não tivessedificuldades em realizar as tarefas solicitadas.

Durante a entrevista, a professora A.S. sugeriu uma reflexão sobre a atividade didática 03. Para elaa analogia realizada não é válida se tomarmos como análogo as máquinas fotográficas atuais, em virtudedos vários recursos tecnológicos apresentados pelas mesmas. Porém a professora ressalta que a analogiaé válida se enfocarmos um contexto histórico sobre a evolução das máquinas fotográficas.

Em seus relatos, as professoras A.S. e M.S. afirmam que a utilização de modelos físicosrepresentativos do alvo e do análogo auxilia na explicação do professor e na compreensão pelos alunos.

Para estas professoras, a utilização de analogias auxilia no ensino de conceitos científicos, namedida em que permite partir do conhecimento que os alunos já possuem. Mesmo assim, curiosamente,elas não seguem o próprio planejamento, recorrendo às suas formas habituais de encaminhar a aula. Estascontradições nos remetem para a necessidade de mais estudos sobre o uso destas atividades, assimestruturadas, em sala de aula, bem como para a necessidade de se investir mais também na preparaçãoteórica e metodológica dos professores para uso do recurso analógico.


1044

5 – Referências bibliográficas

ÁLVARES, B. A., MÁXIMO, A. (1997). Curso de Física. v.1, 2 e 3. São Paulo/BRA: Scipione.

BONJORNO, J. R., RAMOS, C. M. (1992). Física. v.1, 2 e 3. São Paulo/BRA: FTD.

BORGES, A. T. (1997). Um estudo de modelos mentais. In: Investigações em Ensino de Ciências, 2(3).Disponível em : <http://www.if.ufrgs.br/public/ensino/vol2/n3/borges.htm> Acesso em 13 fev. 2003.

CURTIS, R. V., RAIGELUTH, C. M. (1984), The use of analogies in written text. In: InstructionalScience, 13, 99-117.

DAGHER, Z. (1995), Analysis of analogues used by science teachers. In: Journal of Research in ScienceTeaching, 32(3), 259-270.

DUIT, R. (1991), On the role of analogies and metaphors in learning science. In: Science Education,75(6), 649-672.

FERRAZ, D. F., TERRAZZAN, E. A. (1996), O uso de analogias como recurso didático por professoresde biologia no ensino médio. In: Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências, 1(3),124-135.

GLYNN, S. M. (1989), The teaching with analogies model: Explaining concepts in expository texts.Children’s Comprehension of Narrative and Expository Text: Research into Practice. K. D. Muth(ed.), International Reading Association, Neward, D. E., pp. 185-204.

GONÇALVES, A., TOSCANO, C. (1997). Física e Realidade. v.1, 2 e 3. São Paulo/BRA: Scipione.

GREF - Grupo de Reelaboração do Ensino de Física: (1990). Física. v.1, 2 e 3. São Paulo/BRA: EDUSP.

GUIMARÃES, L. A., FONTE BOA, M. (1997). Física para o 2º Grau. v.1, 2 e 3. São Paulo/BRA:Harbra.

HARRISON, A. G.; TREAGUST, D., (1993). Teaching with Analogies: A case Study in Grade-10 Optics.In: Journal of Research in Science Teaching, 30 (10), 1291-1307.

STAVY, R. e TIROSH, D. (1993) When analogy is perceived as such. In: Journal of Research in ScienceTeaching, 30(10), 1229-1240

TERRAZZAN, E. A.. (1996). Analogias y metaforas en la ensenanza de las ciencias naturales. In: Atas doPrimer Congreso Internacional de Formacion de Profesores, Santa Fé/ARG.

TERRAZZAN, E. A. et al. (2000). Analogias no ensino de ciências: resultados e perspectivas. In: Anaisdo III Seminário de Pesquisa em Educação da Região Sul, Porto Alegre/BRA.

THIELE, R. B., TREAGUST, D. F.(1994). Na Interpretive Examination of High School Chemistry TeachersAnalogical Explanations. In: Journal of Research in Science Teaching, 31 (3): 227-242.

THIELE, R. B., TREAGUST, D. F. (1995). Analogies in Chemistry Textbooks. In: International Journalof Science Education, 17(6) 783-795.

VENVILLE, G. J., BRYER, L. E TREAGUST, D. F. (1994). Training students in the use of analogies toenhance understanding is science. In: Australian Science Teacher Journal, 40(2), 60-66.


1045

MÁQUINA FOTOGRÁFICA OLHO HUMANO

ANEXO 1

FICHAS PARA TRABALHO COM OS ALUNOS

FICHA 1

Nome:.....................................................................................................................Turma:.............................

Que comparações podem ser feitas entre o análogo e o alvo? Preencher as duas colunas desta ficha,procurando estabelecer relações de semelhanças entre grandezas, características, aspectos, conceitos,modelos, processos, etc., presentes em cada situação apresentada.

FICHA 3

Nome:.....................................................................................................................Turma:.............................

De acordo com as comparações feitas na FICHA 1, tente elaborar uma síntese, apresentando suas conclusõessobre o “Funcionamento do Olho Humano” e apontando os pontos principais do mesmo. Transcreva seutexto nesta ficha.

FICHA 2

Nome:.....................................................................................................................Turma:.............................

Preencha o quadro abaixo com as características que não são correspondentes entre a máquina fotográficae o olho humano.

MÁQUINA FOTOGRÁFICA OLHO HUMANO


1046

CO-1-090

O uso do lúdico na compreensão da natureza vetorial do movimento

Renato Santos Araújo [[email protected]]Lígia F. Moreira [[email protected]]

Instituto de Física - UFRJ

INTRODUÇÃO

Os professores de física se vêem defrontados com uma série de dificuldades para a realização desua atividade didática. Esta situação não é diferente quando se trata do ensino do movimento e suascaracterísticas.

O movimento, seja ele retilíneo uniforme ou uniformemente variável, possui conceitos e grandezascaracterísticos desse saber e abandoná-los implica em empobrecer o ensino da Física. Uma das grandesdificuldades, para alunos e professores, é o ensino e compreensão das características vetoriais envolvidasneste conteúdo.

Os PCNEM (1996,p.22) alertam que o ensino de Física tem-se realizado freqüentemente mediantea apresentação de conceitos, leis e fórmulas, de forma desarticulada, distanciados do mundo vividopelos alunos e professores e não só, mas também por isso, vazios de significado.(PCNEM, 1996, p. 22)

Se para o aluno, alguns conceitos Físicos podem ser vazios de significado, para os professores elesse apresentam como um desafio: Como lecionar tanto conteúdo com poucos tempos de aula por semana?Como posso motivar o aluno a participar da aula? Como posso trabalhar certos conceitos articulando-oscom o dia-a-dia do aluno?

Os Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio sugerem que o professor deveriaprivilegiar um desenvolvimento gradual da abstração que, pelo menos, parta da prática e de exemplosconcretos. Assim, buscando contextualizar a natureza vetorial dos movimentos ao dia-a-dia do estudanteatravés do lúdico desenvolvemos uma proposta de material instrucional que busca cativar a atenção doeducando para os vetores.

CONSIDERAÇÕES TEÓRICAS

O ato de explorar faz parte do processo de aprendizagem. Todos nós, em diversas fases de nossavida, exploramos um objeto desconhecido para que pudéssemos aprender e conhecer o seu funcionamento.

Esse ato exploratório, contudo, está dissociado da atividade docente de muitos educadores,que enfatizam a utilização de fórmulas e a solução de exercícios repetitivos, visando um aprendizadoque ocorra através da memorização e a automatização do pensamento. É neste contexto que nosperguntamos como o professor e os alunos podem construir o conhecimento, e não simplesmentedecorá-lo.

Assim, a questão está centrada em despertar o interesse do educando em participar do processo deaprendizagem. Vemos no lúdico uma oportunidade de despertar este interesse para melhorar o aprendizadoescolar porque se o ato de brincar implica na utilização de regras ou no domínio de uma habilidade, oaprendizado está intrínseco ao ato de jogar com aquele material e/ou a idéia.(RAMOS, 1998, p.129)

Desvendar o novo representa um desafio lúdico para o sujeito, seja esse novo um conhecimentomaterial ou lógico-matemático. Assim, o jogador/aluno estará se apropriando ludicamente do conhecimentoveiculado pelo jogo.


1047

Buscamos, portanto, adaptar as regras de um conhecido jogo de corridas, muitas vezes usadospelos alunos para passar o tempo, para que este veicule alguns conceitos sobre o movimento.

É através do conhecimento das regras e do domínio do jogo por parte dos alunos e dasensibilidade do educador em gerar desafios que o potencial didático de um material lúdico jogopode ser concretizado, pois a ludicidade decorre da interação com um dado conhecimento, sendo,portanto, subjetiva.

METODOLOGIA

Não pretendemos apresentar aqui uma metodologia pronta e acabada, mesmo porque não tivemosoportunidade de testa-la. Essa proposta foi apresenta e bem recebida pelos alunos do curso de licenciaturaem Física da UFRJ na disciplina Física para professores de Ciência.

As possibilidades de uso desse jogo são diversas. Desde a criação do tabuleiro até o manuseio dojogo pronto podem ser trabalhados pelo professor. Vamos centrar nosso estudo nas possibilidades didáticasexistentes no uso do jogo através das regras.

Este jogo pretende envolver todos os alunos na atividade, seja em pequenos grupos, sejaindividualmente. O professor precisará, no início, explicar as regras do jogo usando o quadro que possuia pista de corrida.

Alguns alunos poderão não entender partes da explicação, mas após as primeiras explicaçõesalguns alunos, que entenderam o funcionamento deste jogo, poderão ajudar o professor a explicar ofuncionamento do jogo aos alunos com maior dificuldade.

No momento em que grande parte da turma compreender como o movimento do carro funcionapode-se propor algumas partidas. Na primeira o professor poderá controlar a colocação dos vetoresque indicam o movimento, mas depois o professor poderá escolher alunos da turma para realizar asmanobras.

CONCEITOS

Abaixo estão apresentadas algumas grandezas e conceitos que podem ser explorados:

Posição: A posição dos carros na pista ao longo do jogo pode ser associada à posição de umapartícula num plano cartesiano.

Deslocamento: é materializado com um vetor de cartolina que começa e termina nas posiçõesinicial e final do movimento carro em cada rodada.

Velocidade média: aparece quando inserimos o intervalo de tempo no jogo: rodada. O vetordeslocamento também representa a velocidade média do carro no intervalo de tempo igual a uma rodada,porque:

Aceleração: tentamos inserir os conceitos de aceleração, mas isto diminuía a jogabilidade e poderiaainda levar os alunos a terem conclusões erradas sobre esta grandeza. A mudança da velocidade do carroem cada rodada indica que há aceleração, mas está não é constante e pode variar em função do trajetopercorrido. Por tanto, a aceleração é não abordada pelo jogo.


1048

III Material Utilizado

O jogo se passa num quadro e usa setas (vetores) de papel. Posteriormente pode-se utilizar apenasfolhas de papel quadriculado e canetas coloridas para que os alunos possam jogar em pequenos grupos. Omaterial abaixo descriminado será usado para construir um quadro que possibilita o professor usá-lopendurado à parede e utiliza materiais de baixo custo.

• Quadro de madeira, eucatex, isopor ou papelão,

• Pano veludine,

• Caneta grosa (tipo Pilot),

• Régua grande,

• Esquadro,

• Cola de isopor,

• Papel duplex, cartolina ou cartão colorido ,

• Velcro.

MONTAGEM DO JOGO

O quadro

O quadro pode ser de madeira, eucatex, isopor ou papelão (sua função é deixar o pano estendido).As dimensões utilizadas a seguir foram escolhidas para um quadro de 90 x 150 cm.

A seguir serão dadas as instruções para a montagem do jogo. Observo que o pano veludine serviráde base quadriculada para fixação dos vetores, portanto o tamanho dos vetores deverá ser proporcionalao espaço entre as linhas. Nestas instruções o espaçamento será de cinco centímetros para o quadro possaser visível no fundo de uma sala.

No quadro de eucatex (ou outro material), passe uma leve superfície de cola. Fixe o pano veludinecom muito cuidado para que ele fique bem esticado (cuidado para não rasgar o pano). Neste procedimentosugiro, no mínimo, duas pessoas, porque se o pano tocar na colar irá sujar retirá-lo depois.

Depois que a cola secar (um dia, aproximadamente) quadricule o pano. Trace retas paralelas comcinco centímetros de distância entre elas usando a caneta Pilot. Sugere-se traçar uma reta no lado menordo quadro para servir de reta guia e depois marcar vários pontos que distam 5 cm da reta usando umesquadro (os catetos fazem 90º entre si, o que garantirá que os pontos traçados serão os pontos maisdistantes da reta). Observe a figura 4.a.

Figura 4.a: Representação do quadro com o veludine quadriculado


1049

O desenho do circuito pode variar de formato. Uma pista com muitas retas pode deixar o jogomonótono, porém fácil. Uma outra, com muitas curvas, pode aumentar a dificuldade demasiadamente.Essas questões devem ser ponderadas no momento de desenhar o circuito. A figura 4.b possui umcircuito exemplo, com retas e algumas curvas, ideal para o professor usar em sua explicação.Posteriormente, os alunos poderão usar papel quadriculado para terem suas próprias pistas e jogaremem grupos menores.

A pista precisa ter uma largura média de três unidades (três retas paralelas). Este espaço é usadopara a manobra dos carros. Pode-se desenhar o circuito com a mesma caneta Pilot, mas sugere-se outracor.

Figura 4.b: Representação do quadro com o veludine quadriculado e a pista

Os vetores

Os vetores de papel cartão precisam ter o comprimento necessário para cada deslocamento nojogo. Isto implica que serão necessários vários vetores de tamanhos diferentes.

Na tabela 4.a temos uma sugestão de tamanhos e quantidades de vetores baseados na escala utilizadapara a distância entre as retas paralelas (5 cm).

A coluna valor indica o módulo do vetor nas unidades do quadro, onde 1 é igual à distância entreas retas paralelas. A coluna tamanhoaponta o comprimento do vetor na escala em centímetros (se adistância entre as retas mudar, essa coluna precisará ser adaptada). A coluna quantidade expressa aquantidade sugerida desse vetor.

Tabela 4.a: Tabela com o tamanho e a quantidade de vetores para cada cor.

Valor Tamanho (cm) Quantidade

1 5

2 10

3 15

4 20

“2 7

“5 11,2

e10 15,8

ε8 14,1


1050

Figura 4.c: Representação frontal: Vetor vermelho de valor igual á raiz de 5.

Na parte interna do vetor colamos um pedaço pequeno de velcro e escrevemos o valor do vetorpara que ele possa ser facilmente identificado.

Figura 4.d: Representação do verso: vetor de valor igual á raiz de 5.

A figura 4.c apresenta as dimensões do vetor. A característica mais importante deste é o seucomprimento. Pela tabela 4.a um vetor de módulo igual à raiz de 5 possui um comprimento, em centímetros,igual a 11,2 cm.

A figura 4.d apresenta o verso do mesmo vetor. Note que nele está escrito o comprimento naescala do quadro. A região escura indica o velcro colado.

REGRAS DO JOGO

Este quadro possui espaço para apenas duas equipes ou dois jogadores, mas o jogo, quando feitosobre um papel quadriculado, pode comportar até cinco jogadores. Um número superior irá prejudicar ajogabilidade e deixará o jogo ilegível nas curvas.

Cada equipe recebe a sua porção de vetores nas cores azul e a equipe na cor vermelha. Estasporções terão a mesma quantidade de vetores de que cada valor (comprimento).

A derrota é dada para equipe que:

a) chegar por ultimo na linha de chegada,

b) acabar com os vetores que possui sem conseguir chegar na linha de chegada,

c) sair do quadro, o que implica numa colisão com o muro e a destruição do carro,

d) roubar no jogo, tentando, por exemplo, chegar no outro nado da pista atravessando o “gramado”,

e) ao jogador que ocupar uma posição já ocupada por outro jogador nesta rodada.

A vitória é dada para a primeira equipe que cruzar a equipe de largada.


1051

Para a escolha da equipe o professor poderá procurar criar grupos que favoreçam oaprendizado de todos os elementos da equipe, porque neste jogo cada indivíduo poderá e darápalpites sobre a direção que o carro deve seguir e se ele deve acelerar, continuar na mesma velocidadeou reduzir.

A equipe que começa será a equipe que ganhar o cara ou coroa.

Não é permitido “desfazer a jogada”. Portanto a jogada deve (bem) pensada antes de ser executada.Faz parte deste jogo um jogador perceber que fez um movimento errado numa rodada anterior, mas é comexperiência que ele aprenderá e entenderá porque precisa diminuir antes de entrar numa curva e porquefazer uma curva muito rápido poder ser perigoso.

MOVIMENTANDO O CARRO

O movimento retilíneo

O vetor deslocamento, como mencionado anteriormente, indicará a nova posição do carro. Ojogador poderá aumentar, manter ou diminuir seu vetor deslocamento em uma única unidade em cadarodada, como apresentado na figura 4.e. Como já apresentado, o vetor deslocamento também representao vetor velocidade média em uma jogada.

Figura 4.e: aumento e depois uma redução do vetor deslocamento ao longo do jogo

Vamos acompanhar os movimentos realizados na figura 4.e:

(1) O jogado partiu de uma velocidade nula e aumentou sua velocidade (supondo o sentidopara direito como positivo). (2) Na segunda rodada, o jogador aumentou sua velocidade paraduas unidades por rodada. (3) Na terceira rodada ele manteve sua velocidade constante em duasunidades por rodada. (4) Na quarta o jogador aumentou sua velocidade para três unidades porrodada. (5) Na quinta ele reduziu para duas unidades por rodada a sua velocidade. (6) Na sextarodada reduziu para uma unidade por rodada e na (7) ultima jogada ele parou o carro. A sétimarodada não é representada por um vetor porque caso fosse este seria, erroneamente, um vetor demódulo nulo.

A aceleração, neste jogo, acontece de forma instantânea, entre uma jogada e outra. Isto, por umlado, afasta este jogo da realidade, mas por outro o torna mais fácil.

Tentativas foram feitas para inserir uma aceleração ao longo da rodada, mas todas foram abandonadasquando pensávamos no momento em que o carro faria uma curva.

Movimento para fazer uma curva

Para o carro mover-se em linha reta é necessário seguir a seguinte regra: o deslocamento édeterminado pelo vetor velocidade, sendo que este vetor pode variar, de uma rodada para outra em ummódulo de uma unidade.


1052

Para mover o caro “em curva” a regra é igual. O jogador só precisa usá-la na horizontal e navertical independentemente. Isto é, a liberdade de alterar o módulo do vetor velocidade em uma unidadepor rodada pode ser feita na horizontal independentemente das alterações da velocidade na vertical. Paratornar esta explicação mais clara será apresenta uma jogada onde o carro faz uma curva ao longo dotrajeto. Observe na figura 4.f que o carro, para conseguir fazer a curva, faz pequenos deslocamentosretilíneos:

Figura 4.f: uma curva feita com pequenos movimentos retilíneos

O jogador começa com velocidade nula, acelera para a direita e adquire velocidade com móduloigual a 1. Na 2ª rodada o movimento bidimensional começa. Vamos acompanhá-lo na tabela 4.b:

Vemos que o jogador mantém a velocidade na horizontal constante enquanto aumentagradativamente sua velocidade para baixo.

Caso o carro do jogador saia da pista numa curva ele poderá apenas reduzir sua velocidade nahorizontal e na vertical no valor igual a 1 por rodada, para cada uma das direções, até que o carro atinjavelocidade com módulo igual a 1 ou igual a . É somente nesta velocidade que o jogador passará a tercontrole sobre o carro novamente.

CONCLUSÃO

Este trabalho foi desenvolvido tentando contornar a falta de recursos de escolas, apresentando aoprofessor um material didático lúdico e de baixo custo.

Rodada Módulo da Velocidade Módulo da Velocidade Módulo da velocidade

na horizontal na vertical resultante

1° 1 0 0

2° 2 1

3° 2 2

4° 2 3


1053

Esse material não foi avaliado de forma sistemática, mas acreditamos que essa proposta possuipotencial para ser educativa e, principalmente, educativa.

Além dos conteúdos físicos os alunos, durante o jogo, irão rapidamente adquirir as competênciasnecessárias para operar vetores somando-os para poder “fazer curvas” e multiplicando-os com escalarespara aumentarem e reduzirem sua velocidade.

O uso do lúdico neste material busca resgatar o ato exploratório. Os alunos que gostarem irão,após adquirir familiaridade com as regras, começar a calcular suas jogadas em funções do formato da pistae das prováveis jogadas de seus oponentes, tal como num jogo de xadrez.

Características opcionais podem ser incluídas, pelos alunos, para diversificar o jogo. Uma propriedademuito comum inserida neste jogo chama-se “vácuo”, que está relacionada com a diminuição do atrito do ventoquando um carro está atrás de outro. Esta característica poderia ser inserida em forma de regra a favorecer umjogador que passasse duas rodadas atrás de outro jogador. Isto permitiria que o jogador que está atrás do outropudesse aumentar sua velocidade não em uma, mas em duas unidades numa mesma rodada. Isto permitiria queele também mudasse sua direção, ficando lado-a-lado com o jogador que ele estava seguindo.

O jogo de corridas é geralmente usado pelos estudantes nas aulas “chatas” para passar tempoenquanto o professor “dá a matéria”. Outros jogos também são usados como passa-tempo. Se foi possíveltransformar este jogo em uma atividade lúdica e educativa acreditamos que outros jogos também podemser transformados e ensinados, a fim de transformar a aula “chata” em uma atividade prazerosa e opassatempo em um momento de aprendizado.

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

BRANDÃO, Carlos Rodrigues. O que é educação. São Paulo: Editora Brasiliense, 3ª Edição, 1995.

BRASIL. Conselho Nacional de Educação. Lei N.º: 9.394. Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional.Brasília, 1996. Disponível em: http://www.mec.gov.br/home/ftp/LDB.doc. Acessado em 10 de julhode 2002.

BRASIL. Conselho Nacional de Educação. Parecer N.º: CEB/CNE 15/98 Diretrizes CurricularesNacionais para o Ensino Médio. Brasília, 1998. Disponível em: http://www.mec.gov.br/cne/ftp/PCB/PCB1598.doc. Acessado em 10 de julho de 2002.

BRASIL. Ministério de Educação e do Desporto. Parâmetros Curriculares Nacionais: Parte I-Bases Legais.Brasília, 1998. Disponível em: http://www.mec.gov.br/semtec/ftp/Bases Legais.doc. Acessado em 10de julho de 2002

BRASIL. Ministério de Educação e do Desporto. Parâmetros Curriculares Nacionais: Parte III – Ciênciasda Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília, 1998. Disponível em: http://www.mec.gov.br/semtec/ftp/Ciências%20da%20Natureza.doc . Acessado em 10 de julho de 2002.

PENIN, Sonia Teresinha de Souza. Didática e Cultura: O Ensino comprometido com o social e acontemporaneidade. In: Castro, Amélia Domingues; Carvalho, Anna Maria Pessoa (org) Ensinar aEnsinar. São Paulo: Editora Pioneira Thomson Learning. 2001. Cap. 2, p. 33-51.

RAMOS, Eugênio Maria de França; FERREIRA, Noberto Cardoso. Brinquedos e Jogos no Ensino deFísica. In. Pesquisa em Ensino de Física. Educação para a ciência. Organizador: Roberto Nardi;Editora Escrituras. 1998.

SETZER, Valdemar W. Os riscos dos jogos eletrônicos na idade infantil e juvenil. In Meios Eletrônicose Educação: Uma Visão Alternativa. 1º Edição. São Paulo: Escritura Editora, 2001


1054

CO-1-091

Observação dos efeitos de retificação datensão alternada sem o uso de osciloscópio♦♦♦♦♦

Haetinger, Werner [[email protected]]Harres, João Batista S. [[email protected]]

UNIVATES - Centro Universitário [http://www.univates.br]

Resumo

As atividades práticas envolvendo tensões alternadas raramente são incluídas no ensino de Física,pois geralmente dependem do uso do osciloscópio para serem evidenciadas. Entretanto, a observação dosefeitos de retificação de meia onda de uma tensão alternada, por exemplo, pode ser facilmente realizadausando o LED - Light Emissor Diode (diodo emissor de luz) - em movimento.

Isto é possível porque um LED, ao contrário de uma lâmpada incandescente, ascende e apagamuito rapidamente, permitindo identificar diferenças de piscagem em função do tipo de tensão em que éligado. Porém, devido à persistência das imagens na retina só podemos perceber esta diferença se o LEDestiver em movimento.

Neste trabalho sugerimos a construção de dois protótipos simples que permitem fazer a observaçãoda piscagem de LEDs ligados a diferentes formas de onda. Os LEDs são fixados em uma haste (porexemplo uma régua de 30 cm) usando fios suficientemente longos que os conectam aos circuitosretificadores. Com um movimento oscilatório observa-se os intervalos de tempo em que eles permanecemacesos ao piscarem são diferentes.

O registro dessa observação, conforme demonstramos no trabalho, também pode ser feito comfotografias realizadas com filme comum (ASA 400), num ambiente escuro e sem “flash”.

Introdução

Muitas vezes é difícil observar certos fenômenos sem ter equipamentos sofisticados à disposição.Um exemplo disso é a dificuldade de fazer a observação de uma corrente pulsante produzida por umcircuito retificador, cujas freqüências são de 60 Hz ou 120 Hz, pois é necessário dispor de um osciloscópio.Muitas escolas de pequeno e médio porte não dispõem de recursos para aquisição deste equipamento eficam privadas de realizar este tipo de atividade. Uma alternativa é observar as variações no efeito de umacorrente pulsante sobre outros dispositivos como LEDs. Este artigo propõe um experimento simples paraobservar variações no brilho de LEDs produzidas por uma corrente pulsante auxiliando a compreender aretificação de corrente de uma forma qualitativa.

Este experimento está baseado no fato de um LED conseguir acender e apagar muito rapidamente.Tal efeito não pode ser conseguido com uma lâmpada incandescente pois seu filamento demora muitotempo para acender e apagar (apresentando uma inércia térmica). Ao contrário, o LED tem a vantagem depoder piscar muito mais rapidamente.

Assim, a atividade experimental proposta pretende auxiliar a preencher uma lacuna existente noensino de Física relativo ao estudo de circuitos de corrente alternada.

♦♦♦♦♦ APOIO: FAPERGS e CAPES


1055

Conceitos envolvidos

A energia elétrica produzida nas usinas geradoras é do tipo alternada (Figura 1). Esta energiasegue através de linhas de transmissão e chega aos centros de consumo e às nossas casas, ainda na formaalternada. Mas para muitas aplicações como em rádios, televisores, gravadores, computadores, etc., acorrente alternada não pode ser empregada diretamente. Para estes casos é necessário convertê-la emcorrente contínua. Isto é feito através de circuitos retificadores, onde o elemento principal é o diodo e cujafunção é permitir que ocorra a circulação da corrente elétrica em apenas um sentido (Gref 93, Mims 92).

Figura 1 - corrente alternada

Fazendo a inclusão de um único diodo em um circuito de corrente alternada a corrente torna-sepulsante de meia onda, com uma freqüência de 60 Hz. Utilizando-se uma ponte de retificação com quatrodiodos obtém-se uma retificação pulsante de onda completa com 120 Hz. Ligando-se um resistor e umLED ao circuito ocorrerá o acendimento do LED toda vez que este receber um pulso positivo no seuterminal anodo.

Na retificação de meia onda é aplicado um pulso positivo de corrente no anodo do LED durante osemi-ciclo positivo da corrente, que ocorre a cada 1/60 s, causando o acendimento do LED. O tempo emque o LED permanece aceso vale cerca de meio ciclo ou seja 1/120 s. Durante o meio ciclo seguinte nãocircula corrente através do LED pois o diodo impede a passagem da corrente no sentido inverso, e elepermanece apagado. Assim, o LED ligado em meia onda pisca 60 vezes por segundo.

Na retificação de onda completa ocorrem pulsos positivos no anodo do LED em cada semi-cicloda corrente, que dura 1/120 s. Assim, o LED ligado em onda completa pisca 120 vezes por segundo.(Figura 2)

Figura 2 - circuitos retificadores com suas respectivas formas de onda


1056

Porém observar um sinal oscilando a esta freqüência é uma tarefa difícil. Se for ligada uma lâmpadaincandescente ao circuito não é possível perceber se a luz está piscando ou não. O mesmo ocorre se foremusados LEDs em repouso. Isto ocorre porque a retina do nosso olho apresenta uma propriedade chamadapersistência, que nos impede de ver luzes piscando tão rapidamente. É esta persistência que nos permitever um filme no cinema sem percebermos que os quadros estão sendo trocados 24 vezes por segundo.

O filamento de uma lâmpada comum incandescente apresenta uma inércia térmica, demorando umcerto tempo para se aquecer depois que foi ligado e demorando um certo tempo para se esfriar depois quefoi desligado. Assim este tipo de lâmpada não é adequado para indicar variações rápidas no fornecimentode energia. Por outro lado os LEDs respondem bem mais rapidamente a estas variações, acendendo-se eapagando-se imediatamente, pois não possuem um filamento incandescente.

Mas se os LEDs permanecerem em repouso, não é possível perceber que estão piscando. Paratornar as piscadas do LEDs perceptíveis ao olho é preciso instalá-los sobre uma haste e movimentá-la deum lado para outro num movimento de vai e vem, dando-lhe uma considerável velocidade. Enquanto ahaste é oscilada, pode-se observar que os LEDs estão de fato piscando. Construímos dois protótiposconforme será descrito adiante. Utilizando o protótipo 1 percebe-se que ambos os LEDs piscam comfreqüências nitidamente distintas, pois o movimento da haste torna visível esta pulsação. Percebe-seclaramente que o LED ligado à onda completa (120 Hz) pisca com o dobro da freqüência que o LEDligado à meia onda (60 Hz). (Figura 3)

Figura 3 - LEDs em movimento

O LED não permanece aceso por exatamente a metade tempo de duração de um ciclo porque odiodo retificador que está ligado em série no circuito começa a conduzir apenas quando a tensão sobre elefor superior a 0,7 volts. Medimos estes tempo no osciloscópio e encontramos os resultados apresentadosna Tabela 1.

Tabela 1 - tempo em que os LEDs permanecem acesos e apagados

meia onda onda completa

LED aceso LED apagado LED aceso LED apagado

5,8 ms 10,8 ms 2,3 ms 6 ms


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Na figura 4 é mostrado o gráfico do período em que o LED permanece aceso em cada ciclo deretificação em meia onda e a figura 5 mostra o mesmo para a retificação em onda completa.

Figura 4 - gráfico da variação do acendimento do LED ligado em meia onda

Figura 5 - gráfico da variação do acendimento do LED ligado em onda completa

Depois de construído o primeiro protótipo com apenas dois LEDs, foi feita a construção de umsegundo protótipo com 5 LEDs que permite comparar o efeito da adição de diferentes capacitores aoscircuitos retificadores. Fazer a adição de um capacitor na saída da ponte de retificação não modifica afreqüência de acendimento do LED porém torna mais longo o tempo de com que o LED permaneceaceso. Ou seja ele demora mais tempo até se apagar entre um ciclo e outro. Quanto maior o valor docapacitor utilizado tanto maior o tempo com que o LED permanece aceso. Na figura 7 é mostrado ocircuito retificador de meia onda com o capacitor e ao lado as curvas de onda produzidas. Ao receber opulso de corrente o capacitor se carrega e quando a corrente cessa o capacitor libera a sua carga (Boylestad94). O efeito causado é o alargamento da curva no gráfico.

Figura 7 - circuito retificador com adição de um capacitor


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Normalmente é utilizada a retificação de onda completa nos circuitos retificadores. Mas nestesegundo protótipo optou-se por utilizar apenas retificação de meia onda, pois a freqüência de piscagemdos LEDs sendo mais baixa (60 Hz) permite uma melhor visualização do efeito causado pela adição docapacitor ao circuito.

Na figura 8 é mostrada uma foto dos cinco LEDs colocados em movimento. O LED que aparecemais abaixo na figura não possui nenhum capacitor ligado a ele. Os demais LEDs estão ligados a capacitorescom valor cada vez maior, até que o LED de cima possui um capacitor de valor suficientemente elevadode maneira que ele não se apague entre um ciclo e outro de retificação. Os valores dos capacitores utilizadosforam respectivamente: 10 mf, 22 mf, 26,7 mf e 100 mf.

Figura 8 - cinco LEDs em movimento ligados a capacitores diferentes

Descrição do equipamento e construção

Foram construídos dois protótipos do equipamento. O primeiro protótipo (Figura 9) possui doisLEDs, um LED é ligado em meia onda e o outro é ligado em onda completa. O segundo protótipo (Figura10) possui 5 LEDs, todos ligados em meia onda, porém quatro dos LEDs estão ligados a capacitores devalores diferentes.

O primeiro protótipo permite comparar meia onda e onda completa. Para isto foi feita a montagemde uma ponte de retificação de meia onda e outra de onda completa e é ligado um LED a cada uma delas.Os LEDs devem ser ligados com a polaridade correta e em série com um resistor, que serve para limitar acorrente que circula pelo LED, evitando que este componente se danifique.

O material utilizado é bastante simples e de baixo custo:

Tabela 2 - lista de material para construção de ambos protótipos

* Um capacitor de 22 mf e um de 4,7 mf são ligados em paralelo para resultarem no valor de 26,7mf.

uma haste de madeira ou régua fita adesiva

7 LEDs de 5 mm 1 capacitor de 10 mf

fios finos para ligações * 2 capacitores de 22 mf

7 resistores de 470 W * 1 capacitor de 4,7 mf

1 transformador de 110/220 V para 3 V 1 capacitor de 100 mf

10 diodos retificadores do tipo 1N 4001 ou equivalente


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Os valores dos capacitores podem variar de uma montagem para outra dependendo dos diodos,dos LEDs e do transformador utilizados. O melhor é experimentar diferentes combinações de maneiraque resultem num ótimo efeito visual e destacando a diferença entre eles quanto ao tempo de brilho dosLEDs.

Os LEDs são fixados sobre a haste com fita adesiva. Os fios que são soldados nos terminais dosLEDs devem ser suficientemente longos (cerca de 1 m) para alcançar seus respectivos circuitos retificadores.

Figura 9 - montagem da régua com dois LEDs

Figura 10 - montagem da haste com cinco LEDs

Utilização em sala de aula

Para colocar o experimento em funcionamento basta ligar o transformador à tomada observar quetodos os LEDs se acendem. Em seguida, segurar a haste e executar um movimento oscilatório de vai-véme observar o acendimento intermitente dos LEDs. O brilho dos LEDs pode ser melhor observado se forutilizado um fundo escuro.

Para fotografar o experimento utilizamos filme ASA400 e uma câmera Pentax K-1000 com lentede 50 mm com abertura em F4 e tempo de exposição de ½ segundo em uma sala completamente escurecida.Também foi utilizado um tripé e um propulsor dar evitar vibrações da câmera fotográfica. A haste épassada uma vez com velocidade constante diante da lente para se obter o registro da imagem na foto.

Utilizamos os dois protótipos em sala de aula, depois de já ter sido abordado os conteúdos sobrecapacitores e corrente alternada, para evidenciar de forma prática e simples a retificação da corrente eilustrar o efeito causado pelos capacitores.


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Conclusões

Depois de os protótipos já terem sido construídos, a realização do experimento é simples e rápidapara ser feita em sala de aula, não exigindo a instalação de equipamentos sofisticados sobre a bancada. Porutilizar componentes de baixo custo, o equipamento pode ser construído por qualquer escola e até mesmopelos alunos na forma de um trabalho em grupo.

O artigo mostra uma maneira alternativa e simples de evidenciar a retificação de uma correntealternada e o efeito de capacitores adicionados ao circuito. Com este experimento o tópico sobre correntealternada e retificação pode ser demonstrado em sala de aula de forma qualitativa, tornando mais palpávelaos alunos a observação deste fenômeno, mesmo que a escola não possua osciloscópio.

Referências

BOYLESTAD, Robert; NASHELSKY, Louis, “Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos”, Prentice-Hall, Rio de Janeiro, 1994.

MIMS, F. M. Getting Started in Eletronics. s.n., s.l., 1992.

G.R.E.F. Física 3: Eletromagnetismo. EDUSP, São Paulo, 1993.

RIVAL, Michel. Os Grandes Experimentos Científicos. ed. Jorge Zahar, Coleção Ciência e Cultura,Rio de Janeiro, 1997.


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CO-1-092

Os laboratórios de ensino de Física nasescolas estaduais de nível médio de Belo Horizonte

Peixoto, Marco A. N. & da Silva, Fabio W. O.

Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais

Resumo

As aulas práticas desempenham um papel importante na apropriação dos conceitos científicos, poisuma parcela considerável dos alunos precisa vivenciar concretamente os fenômenos para compreender osmodelos abstratos que os representam. Faz-se então mister, dentro deste contexto, investigar a participaçãodas aulas práticas de Física no ensino médio. A população pesquisada neste trabalho é constituída pelasescolas da rede estadual de Belo Horizonte, em uma amostra superior a 25 % do total, e procura dar respostasàs questões: (1) as escolas estão bem dotadas de equipamentos?; (2) os ambientes são adequados?; (3) oslaboratórios estão sendo usados? (4) em caso afirmativo, com qual metodologia e objetivos?; (5) o ProjetoPró-Ciências produziu alterações significativas? As escolas foram selecionadas para visita com base emdados fornecidos por Órgão oficial do governo do Estado de Minas Gerais. Foram feitas observações diretase aplicados questionários estruturados a professores, alunos e diretores. Constatou-se a presença de laboratóriosde Física em apenas 30% das instituições, contrariamente aos 70% dos registros oficiais de 2001, compoucos equipamentos, mas em ambientes adequados e em condições de ser utilizados pelos alunos. Todavia,somente 12% das instituições pesquisadas os utilizam efetivamente, muitas vezes por falta de pessoal treinadoe de uma cultura favorável à prática integrada à teoria. Não se registraram diferenças significativas entre asescolas que participaram e as que não participaram do Projeto Pró-Ciências. Nas escolas em que há aulaspráticas observa-se um grande número de estudantes por laboratório. A média anual de aulas práticas, paraos professores que têm por hábito utilizar o laboratório, apresenta-se pouco expressiva, cerca de 6,7 aulaspor ano para as ciências como um todo(Química, Física e Biologia), das quais 3,7 são de Física. Nota-seainda a ausência de uma metodologia específica, comprometendo sua eficácia como instrumento pedagógico.

PALAVRAS-CHAVE: Laboratórios de ensino de Física, Educação Tecnológica, Educação.

Abstract

The practical classes play an important role in the scientific concepts appropriation, because aconsiderable past of the students needs concrete experimentation in order to comprehend the abstract modelsthat represent then. So it is very important to investigate this kind of classes. The interviewed population inthis work answered to the following questions: 1) Do the schools have equipment? 2) Is the environmentcorrect? 3) Are the laboratories being used? 4) In affirmative case, what methodology and goals? 5) Did theproject make important changes? The schools were selected according to data from Official organization ofMinas Gerais state. Only 30% of the schools had Physics labs, in disagreement with the 70% of the officialregisters of 2001, with few equipments but with appropriate places to be used by students. However, only12% of the interviewed schools did that correctly because of prepared staff. There are no important differencesbetween the schools studied in this project. In the schools in which there are practical classes a great numberof students in the laboratory can be observed. The annual average of practical classes for teachers frequentlyis not expressive, ranging about 6,7 classes/year for Chemistry, Physics, Biology, and 3,7 for Physics alone.We can also note the lack of specific methodology, making it difficult as a pedagogic instrument.

Key-words: Labs of teaching Physics, Technological education, education.


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1 INTRODUÇÃO

O ensino de Física pautado na observação e na experimentação pelos alunos aparece defendidoem referências que remontam ao século XVII1, mas somente na primeira metade do Século XIX,observou-se uma tendência para se integrar o trabalho experimental às técnicas de tradicionais. Olaboratório didático foi introduzido primeiramente nas Universidades e posteriormente foi estendido aonível elementar. O primeiro laboratório no modelo existente nos moldes de hoje surgiu em 1824, naUniversidade de Giessen, Alemanha. Um ano mais tarde, em 1825, surgiu nos Estados Unidos umlaboratório com participação dos alunos no Instituto Politécnico Rensselauer. Em 1886, a Universidadede Harvard estabeleceu uma lista de experiências que todos os alunos deviam realizar antes de sematricular naquela Universidade.

No Brasil, em 1879, um decreto do Imperador Dom Pedro II obrigava o Instituto Nacionalde Instrução Secundária, localizado no Rio de Janeiro, a incluir, além das disciplinas ensinadas no primeirograu, noções de Física, Química e História Natural com a explicação de suas principais aplicações àsindústrias e aos usos da vida2.

Infelizmente, em nosso país, ainda hoje o de ensino de ciências naturais permanece eminentementelivresco e desvinculado de suas aplicações. Provavelmente isto se deve a diversos fatores, entreeles a influência predominante de uma particular tradição européia, pois, em 1902, Poincaréalertava: “Os ingleses ensinam a Mecânica como uma ciência experimental; no resto da Europa,ela é ensinada mais ou menos como uma ciência dedutiva e a priori. É evidente que são osingleses que têm razão.”3

Nas últimas décadas, têm ocorrido muitas sugestões e algumas tentativas para se alterar essequadro, procurando substituir o paradigma do livro ou incorporar outras dimensões ao ensino de Física.Em relação ao nível médio, os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) recomendam expressamente queo abstrato seja construído “concretamente”, a partir de situações reais.

Uma das alternativas marcantes para superar a tradição livresca é a valorização dos laboratórios deFísica, o que exige não apenas a construção material do laboratório, mas o emprego de metodologiasadequadas, para as quais nem sempre os professores receberam alguma espécie de treinamento.

Na rede pública, o único projeto nacional com a finalidade de aperfeiçoar os professores deciências é o Pró-Ciências, cujos objetivos são capacitar e financiar cursos de aperfeiçoamento a docentes,em serviço, melhorando o domínio do conteúdo de todos os Professores do Ensino Médio, não só deFísica, como também de Química, Matemática e Biologia, independentemente de sua formação acadêmica,e equipar as escolas de Ensino Médio participantes do programa com materiais instrucionais que facilitemas atividades de cada disciplina4.

Entretanto, a transformação de concepções de senso comum e simplistas acerca do ensino eaprendizagem de ciências não deve ser concebida como uma questão de rejeição voluntariosa do ‘ensinotradicional’, nem como simples retoques em pontos específicos: “O ensino tradicional compreende ummodelo coerente muito difundido, motivo pelo qual sua transformação exige tanto um conhecimento claroe preciso de suas deficiências como da elaboração de um modelo alternativo igualmente coerente e demaior eficácia geral”5. Segundo LIMA6, “a construção e instrução são elementos de um mesmo processo,e a questão central da didática em Ciências é como propor a instrução de modo a favorecer processosconstrutivos que conduzam a uma apropriação de conceitos e habilidades científicas.” Este objetivo exigea preparação teórica e prática dos professores do ensino de Ciências.

As aulas práticas desempenham um papel importante na apropriação dos conceitos científicos,pois uma parcela considerável dos alunos precisa vivenciar concretamente os fenômenos para compreenderos modelos abstratos que os representam (7). Faz-se então mister uma avaliação da participação das


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aulas práticas de Física no ensino médio. O presente trabalho vem contribuir para essa avaliação, semcontudo pretender esgotar o tema. A população pesquisada é constituída pelas escolas de ensino médio darede estadual de Belo Horizonte, em uma amostra que excede 25 % da população de escolas, e procuradar respostas às seguintes questões básicas: (1) as escolas estão bem dotadas de equipamentos?; (2) osambientes são adequados?; (3) os laboratórios estão sendo usados? (4) em caso afirmativo, com qualmetodologia e objetivos?; (5) o Projeto Pró-Ciências produziu alterações significativas?

2 METODOLOGIA

Para responder às questões propostas, foram utilizadas basicamente quatro fontes: informações deÓrgãos Oficiais do Governo do Estado de Minas Gerais; observação direta dos laboratórios; questionáriosdirigidos a alunos, professores e diretores; entrevistas com professores e diretores das escolas. Todos osdados se referem a meados de novembro, até meados de dezembro de 2001.

As informações dos órgãos oficiais permitiram um levantamento de todas as escolasestaduais de ensino médio de Belo Horizonte, contendo dados referentes aos recursos tecnológicosdisponíveis nessas escolas, o número de professores, de alunos e se as mesmas possuem laboratórios deFísica. Conduziram também a uma estratificação da população de escolas, distinguindo aquelas que possuemmais das que possuem menos recursos.

O município de Belo Horizonte está dividido em nove Unidades Administrativas Regionais,cada qual com suas peculiaridades. Procurou-se selecionar para as visitas, no mínimo, duas escolas decada regional, para obter uma distribuição mais representativa da diversidade da cidade de Belo Horizonte,em um total de 20 escolas.

Na observação direta, em cada escola visitada, registrou-se a presença ou não do laboratórios deFísica, suas condições gerais, bem como os equipamentos que eles continham.

O questionário, destinado a avaliar a utilização dos laboratórios, foi aplicado sobretudo aos alunos,individualmente. Sempre que possível, em cada escola, procurou-se aplicar o questionário a uma turma de1ª série, uma de 2ª série e uma de 3ª série do ensino médio.

Os professores, além da entrevista, responderam a um questionário específico, destinado a averiguara freqüência das aulas e a metodologia empregada.

3 RESULTADOS

De acordo com os dados oficiais, Belo Horizonte possui hoje 79 escolas estaduais de ensinomédio, das quais 70% possuem laboratórios de Ciências, compartilhados entre as aulas de Física, Químicae Biologia, não havendo um espaço exclusivo para a experimentação em Física. Do total de escolas, foramvisitadas 20 instituições, ou seja, mais de 25% das mesmas, e aproximadamente 1600 alunos responderamaos questionários.

Os laboratórios de ensino de Física, os quais são compartilhados com a Química e a Biologia nagrande maioria das escolas, foram construídos de forma padrão, com uma ampla sala de laboratório, ante-sala anexa para preparo dos experimentos, amplas bancadas e boas condições de espaço e de iluminação.Essas instalações incluíam bancadas, balanças, vidraria, reagentes, kits de Física, microscópios, estufas,pipetas, coleções de animais, balança de precisão, vários reagentes, esqueleto humano, geladeira, freezer,lamparinas, cadinho, bico de Bunsen etc. Entretanto, atualmente as salas de apenas 30% das instituições seencontram em condições de ser operadas como laboratório de ensino de Física; nas restantes, há somenteparte do material original, via de regra abandonado em armários, quando a sala não é utilizada comodepósito, despensa ou para outros fins.


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Os estudantes de apenas três escolas afirmaram ter aulas de laboratório de Física nas três séries donível médio (Tabela 1).

TABELA 1 – A presença de laboratórios de ciências (Física, Química e Biologia) em escolas estaduais de nível médiode Belo Horizonte.

Notas: (a) – Alunos SIM – total de alunos, classificados por série, que responderam sim ao seremquestionados quanto a presença de aulas de laboratório; (b) – Alunos NÃO– total de alunos que responderamnão ao serem questionados quanto a presença de aulas de laboratório; (c) Dados oficiais de órgão doGoverno do Estado relativos à presença de laboratórios, correspondentes a novembro de 2001; (d)observação direta dos laboratórios em visita às escolas.

No que se refere aos docentes, os questionários foram aplicados a 20 professores, dos quais apenas15 responderam efetivamente. Desse total, 11 (73%) afirmaram não utilizar o laboratório e apenas 4(27%) o empregam. Entre aqueles que usam o laboratório, todos afirmaram usar o laboratório em aulaspráticas, nas quais os próprios alunos realizam os experimentos.

A participação no Pró-Ciências envolveu 13 (Pró-Ciências IV, em 1999) das 20 escolas e cerca de18 (41%) professores entrevistados. Entre os que participaram do Projeto, 11 (61%) afirmaram ministraraulas de laboratório, sendo 9 (50%) em aulas demonstrativas e 14 (78 %) em aulas práticas e 6 (33%) emaulas práticas e demonstrativas. Além disso, 61% usariam o material do Pró-Ciências. Todavia, esses

1ª 2ª 3ª 1ª 2ª 3ª 1ª 2ª 3ª

1 Barreiro 28 11 18 27 8 18 1 3 0 ausente presente

2 Barreiro 16 22 17 15 22 16 1 0 1 ausente ausente

3 Centro-Sul 27 28 0 18 24 0 9 4 0 presente presente

4 Centro-Sul 28 28 20 26 28 19 2 0 1 ausente ausente

5 Leste 28 29 17 27 26 16 1 3 1 presente ausente

6 Leste 26 17 20 26 16 18 0 1 2 presente ausente

7 Leste 28 30 26 2 2 0 26 28 26 presente presente

8 Nordeste 24 28 23 20 26 22 4 2 1 presente ausente



11 Noroeste 35 22 26 32 17 22 3 5 4 presente ausente

12 Noroeste 14 14 16 0 14 1614 0 0 ausente ausente

13 Norte 30 0 0 18 0 0 12 0 0 ausente ausente

14 Norte 29 24 24 29 23 24 0 1 0 presente ausente

15 Oeste 28 19 20 2 11 2026 8 0 presente presente

16 Oeste 11 9 11 1 0 3 10 9 8 ausente presente

17 Pampulha 12 23 0 10 21 0 2 2 0 presente ausente

18 Pampulha 26 17 20 26 16 18 0 1 2 presente ausente

19 V. da Nova 25 29 21 18 19 19 7 10 2 presente ausente

20 V. da. Nova 28 29 27 0 0 0 28 29 27 presente presente

EscolaRegião de

BeloHorizonte

Total dealunos/série

Alunos/sérieSIM a

Alunos/sérieNAÕb Dados

Oficiaisc

ObservaçãoDiretad


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dados não foram corroborados pelos alunos e nem pelos próprios professores, visto que em perguntasubseqüente apenas 4 (27%) afirmaram ministrar um certo número de aulas anuais de laboratório, enquanto11 (73%) afirmaram não utilizar o laboratório quando questionados sobre o número de aulas anuais queempregavam este recurso pedagógico e didático.Segundo os discentes, apenas 15% das escolas queparticiparam do Projeto ministram aulas de laboratório nas três séries.

No que se refere às 7 escolas que não participaram do Pró-Ciências, há resposta de professores emapenas 5, sendo que uma mantém aulas de laboratórios nas três séries, de acordo com os estudantes(Tabela 2).

Tabela 2 – Utilização dos laboratórios de Física, em escolas estaduais de nível médio de Belo Horizonte,discriminando: a carga horária anual: a metodologia das aulas, se demonstrativas (D) ou prática (P); se o professorparticipou do Pró-Ciências (S) ou não (N) e se utiliza (U) ou não (N) o material fornecido pelo projeto. As s campos

vazios correspondem à ausência de resposta.

Considerando a totalidade das escolas com aulas de laboratório pôde-se apurar, segundo os professores,que a média anual, tomando-se a melhor média de utilização constatada, ou seja, ao se considerar o uso totaldas ciências (Física, Química e Biologia), nota-se um resultado de apenas 6,7 horas, contra as cerca de 120horas da carga total anual de uma disciplina. Disto pode-se inferir que aproximadamente 5% das aulas, namelhor das hipóteses, são dedicadas a laboratórios ou atividades práticas.

Na entrevista, pode-se resumir as sugestões dos professores para aprimorar o ensino da Física emopiniões como: maior número de aulas por turma por semana (aumento da carga horária); melhorescondições de capacitação (mais cursos como o Pró-Ciências); um professor específico para as aulas práticas,separando as aulas teóricas das práticas na grade curricular; diminuição do número de alunos em sala emais material e espaço para as aulas práticas.

Escola Carga horária anual D ou P Pró-C Mat.

1 N X

2 Não é utilizado N X



5 4 P S X

6 Não é utilizado D N X

7 10 P N X

8 Não é utilizado D S U

9 Não é utilizado D e P S U

10

11 Não é utilizado P S U

12 16 P N X

13 Não é utilizado S X

14 Não é utilizado D e P S U

15 Não é utilizado P S U

16

17 Não é utilizado D N X

18 3 P S X

19

20


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4 DISCUSSÃO

No que se refere aos laboratórios, há uma forte discrepância entre os dados oficiais e a observaçãoem campo. Eles deveriam estar presentes em 70% das escolas, segundo Fonte Oficial do Governo.Entretanto, constatou-se que apenas 30% das escolas possuem essas instalações em condições reais deutilização, ou seja, a estatística se encontra invertida. Se as políticas educacionais de planejamento edeterminação de metas forem baseadas nas informações oficiais, poderão estar deslocadas da realidade.

Pôde-se também observar que os equipamentos de laboratório, mesmo quando presentes, nãosão, ou são muito pouco utilizados pelas escolas. Embora recursos elevados tenham sido investidos naconstrução de laboratórios, bancadas e equipamentos, eles se encontram hoje sub-utilizados, não atendendoaos objetivos iniciais na grande maioria das escolas visitadas.

Muitos professores apresentam pouca ou nenhuma experiência na aplicação prática do ensino deFísica e necessitam de um suporte constante para se atualizar e se manter informados sobre os avançostecnológicos e científicos.

Há de se ressaltar, ainda, algumas incoerências entre a declaração dos professores, diretores e arealidade observada. Uma delas, a afirmativa marcante por parte dos professores entrevistados, que atribuema pouca utilização dos laboratórios ao fato deles não existirem na escola em que lecionam ou à falta demateriais dos mesmos (anexo I – números 1,3,4,5,9,10,11,12). No entanto, foram constatadas as presençasde materiais caros como balanças de precisão, estufas, kits de física em muitas das escolas em que osprofessores responderam haver pouco ou nenhum material disponível para aulas práticas. Escolas, comopor exemplo, aquela em que o professor de Física proferiu: “Como sonhar com laboratório é utopia...”(anexo I – número 3), foi constatado um bom laboratório com sala anexa para guardar ou manipularmaterial e bancadas. Porém, o mesmo só era utilizado pela professora de Biologia.

Instituições escolares em que os diretores asseguraram não possuir laboratórios (anexo II – letraD), foi comprovada a existência dos mesmos pela visita feita e por declaração dos próprios alunos que serecordavam de o utilizarem. Ou, ao serem considerados desativados (anexo II – letra G), havia neles, atéo ano passado, materiais como: “feto, corpo humano, kits de Química, Física e Biologia, no valor de R$600,00, segundo o próprio diretor, e que ficam guardados para o caso do professor querer levá-lo parasala, como laboratório móvel”.

Vez por outra pôde-se observar, também, laboratórios com muitos recursos completamente trancadose acorrentados em que realmente os diretores não faziam nenhuma questão da sua existência, conformerespondido, por exemplo, no anexo I – numero 7. Tudo isto sugere a importância de se trabalhar comtodos os seguimentos escolares no sentido de dar ao ambiente pedagógico toda plenitude que ele podeoferecer.

Além deste aspecto, pode-se salientar questões como aumento do número de aulas em Física(anexo I – números 5,6 e 11); mais tempo para preparação das aulas (anexo I- números 5 e 11); melhoriada disciplina ou melhor relacionamento professor-aluno (anexo I – número 8); turmas com menos alunos(anexo I – números 6 e 11).

Por outro lado, os diretores simplesmente afirmam que os laboratórios não são utilizados, raramenteutilizados ou são desativados (anexo II – letras C,D,E,F,G,H,I, K,L,M,N,O). Alega-se que não existemprofessores específicos (anexo II – letra A), ou que os professores procuram pouco este espaço (anexo II– letra M). Somente um diretor (anexo II – letra J) citou a questão da falta de materiais muito abordadapelos professores.

Todo este “panorama”, descrito superficialmente e de forma breve, sucinta amplas discussões.Fica, no entanto, patente à falta de sintonia entre diretores e professores, o que exalta, acima de tudo, afalta de elaboração ou cumprimento de um projeto pedagógico que aborde todas estas questões.


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Torna-se importante destacar ainda que, de acordo com o recente estudo realizado pelo SistemaMineiro de Avaliação da Educação Pública (SIMAVE)8, ocorrido concomitantemente ao presente estudo,o ensino de ciências em Minas Gerais foi considerado desastroso, segundo a própria Secretaria de Educaçãodo Estado. Em Física e Química, os resultados foram críticos em mais de 80% e em Biologia em mais de70% dos estabelecimentos. Além disso, não há indícios, no momento, que apontem uma melhor eficáciana aprendizagem da Física em escolas que possuam professores que participaram do Projeto Pró-Ciênciasem relação às demais. Isto sugere que, sem um modelo pedagógico e uma metodologia bem definidapelas escolas, os esforços se perdem ou ficam aquém do esperado. Mesmo porque “demonstrações impõemsignificados ao material, sendo cuidadosamente construídas de forma que haja uma correspondência entrecomo se deve pensar sobre o material e o quer ele faz. O equipamento utilizado numa demonstraçãotambém é carregado de significação, como são sinais de trânsito ou vitrinas de lojas” (9) . Portanto, faz-semister que o ensino de Física seja dinâmico, vibrante, que entenda holisticamente a vida.

A análise das sugestões dos professores (anexo I) das escolas visitadas demonstra uma similaridadecom alguns dos melhores teóricos da educação. KRASILCHIK10, em 1987, dissertando sobre váriosaspectos que influenciavam negativamente o ensino de ciências, discriminou: a preparação deficiente deprofessores, a má qualidade dos livros didáticos, a falta de laboratório nas escolas, a falta de equipamentoou de material para as aulas práticas, a sobrecarga de trabalho dos professores, a falta de auxílio técnicopara preparação e conservação de material etc. Infelizmente, a riqueza brasileira de dinâmicas de ensino,recursos metodológicos e instrumentos de pesquisa contrasta com uma precariedade de perspectivas, emtermos de articulação entre concepções e ações didáticas, que envolva contribuição para a formação doprofessor:

“A superação dos desafios da área da Didática implicaria a condução de práticas de ensino e depesquisa nessa área que busquem a construção de categorias intermediárias normativas sobre ofenômeno do ensino. Em outras palavras, que busquem um saber de mediação que oriente, porexemplo: como relacionar método de ensino, método de aprender e método de investigação damatéria de estudo; o que captar do saber da prática pedagógica escolar e como fazê-lo de formaa prover-lhe de organicidade, numa perspectiva de tratamento do ensino em prol de compromissose finalidades educacionais assumidos.”11

O conjunto de fatores apurados sugere que não só uma melhor capacitação dos professores se faznecessária, mas também uma reformulação institucional que envolva os vários aspectos da graduação nasvárias disciplinas que compõem o complexo estudo das Ciências e em especial da Física. É importantevalorizar a vivência no ensino da Física e a exploração de outras dimensões. “Transformar a escola pordentro não é fácil nem rápido, embora seja urgente. Porque trabalhar de um jeito novo, na educaçãosignifica pensar de maneira diferente o ato de ensinar. Isto reflete na sua postura frente ao aluno, aoscolegas, ao que deseja transmitir e ao modo de fazê-lo. Tudo isto envolto por sutilezas de comportamentoe atitude.”12.

No que se refere à utilização dos recursos aplicados em Física, percebe-se na formação do professor- profissional que vai sendo formado mesmo antes do ensino médio na sua experiência de vida, agregadaao que foi apreendido na graduação, até chegar à regência em sala de aula - que não há prioridade naformação de uma cultura que favoreça a utilização dos recursos práticos que as escolas possuem comonatural e permanente, inerente ao exercício diário da profissão.

A avaliação dos cursos de graduação é um ponto crucial. “Não raro, a prática da pesquisa emdidática salienta o desafio de se construírem categorias explicativas da realidade da sala de aula que não sóa expliquem e orientem, como também possibilitem o entendimento dos mecanismos de relações entre asala de aula, o sistema educacional e o sistema educacional mais amplo”13. Daí a necessidade de umtrabalho mais amplo para a reformulação das graduações, dos currículos como um todo, integrando-osaos modelos pedagógicos das escolas, às estruturas de ensino.


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5 CONCLUSÃO

O quadro encontrado nas escolas estaduais de Belo Horizonte e os estudos citados ao longo destetrabalho parecem não justificar a opção de se oferecer, esporadicamente, equipamentos às escolas e dar“mini-cursos de capacitação”, projetos alternativos em uma estrutura contraditória, em termos de formaçãocomo um todo, ao que se pretende que seja o ensino da Física.

Em Belo Horizonte, os laboratórios de Física, apesar de não ser um espaço exclusivo,encontram-se atualmente instalados em 30% das escolas estaduais, em ambientes adequados à suautilização pelos alunos e em condições de ser utilizados. Todavia, em apenas 3 das 20 escolas elesestão sendo manipulados em todas as séries, muitas vezes por falta de pessoal treinado, pois ésempre o professor da disciplina teórica que se ocupa também das atividades de laboratório, ou deuma cultura que favoreça o uso da prática integrada à teoria. Faz-se então necessária uma reflexãomais profunda acerca desta situação e de como transformá-la, para que a escola seja um lugar defelicidade e de produção do conhecimento.

No que se refere à utilização efetiva dos laboratórios, verifica-se, de forma geral, um grande númerode estudantes por laboratório, poucas aulas práticas (uma média entre aqueles que utilizam de 6,7 aulaspor ano) e ausência de uma metodologia específica, comprometendo sua eficácia como instrumentopedagógico. Percebe-se ainda a importância do projeto pedagógico procurar minimizar esta dicotomiaentre a teoria e a prática trabalhando progressivamente e integralmente nestas questões e que são cruciaispara o sucesso da escola como um todo.

A baixa utilização dos laboratórios é verificada mesmo entre os professores que participaram deum projeto de capacitação, como o Pró-Ciências. Sugere-se a formação de uma nova cultura em Física eem ciências de uma forma geral, mais do que uma instrumentalização para o ensino, que tem-se mostradoinócua, não incorporando alterações significativas no processo de ensino e aprendizagem.

6 Referências bibliográficas

1 – CAJORI, F. A history of physics. Nova York: Dover Publications, 1962, p. 392.

2 - VAZ, Arnaldo de Moura. Estrutura e função do laboratório. São Paulo: 1989, USP, Dissertação deMestrado.

3- POINCARÉ, H. A Ciência e a Hipótese.Brasília: UnB, 2a ed.. 1984, pg. 81.

4 - Órgão Oficial do Estado de Minas Gerais.

5 - GIL-PÉREZ, D., CARVALHO, A. M. P. Formação de professores de Ciências: tendências e inovações.São Paulo: Cortez, 2000.

6 - LIMA, M. E. C.C, AGUIAR Jr, O. G., & BRAGA, S. A. M. Presença Pedagógica, Belo Horizonte:Dimensão, 2000 vol 6 (33), pg. 90.

7 - FELDER, R. M. e SILVERMAN, L. K. Leraning and Teaching Styles in Engineering Education.Engineering Education 78 (7) 674, 1988

8 - PEIXOTO, Paulo. Avaliação aponta que aprendizado na rede estadual de MG é crítico. Folha de SãoPaulo,São Paulo, 24 maio. 2002.

9 - MARTINS, I., OGBORN, J., KRESS, G. & MCGILLICUDDY, K. Explicações,representações visuaise retórica na sasa de aula de ciências. In: Encontro sobre teoria e pesquisa em ensino de ciências –Linguagem, cultura e cognição:reflexões para o ensino de ciências. Anais da Faculdade de Educaçãoda UFMG. Belo Horizonte, 1997.p.135.


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10 - KRASILCHIK, M. O professor e o currículo das Ciências .São Paulo:E:P.U., 1987.

11 - OLIVEIRA, M. R. S. Neto. ANDRÉ, M. E. D.A(orgs). Alternativas no Ensino de Didática.Campinas:Papirus, 1997.

12 - ALENCAR, M. & PRADO, R. Nova Escola, Dez,2000, nº 138, pg. 14..

13 - PIMENTA, S. G. (Org.). Didática e formação de professores: percursos e perspectivas no Brasil eem Portugal.São Paulo: Cortez, 1997.P.146

Anexo I – Sugestões dos professores de Física

1. Eu acho que as Escolas Estaduais não propiciam aos alunos um ambiente para o ensino dasciências. Não existe laboratório montado.

2. Faço provas com interpretação de textos de física, procuro desenvolver projetos que envolvamoutras áreas. Tenho utilizado o livro do Eduardo Valadares para fazer experimentos e montarfeiras de física.

3. O ensino de Física de forma tradicional, excessivamente teórica, já demonstrou ser obsoletae pouco estimulante para o aluno. O aprendizado torna-se mais natural quando o professortem material prático para levar para a sala. Utilizo o material do PróCiências que acho ótimo.Muitas vezes tenho que comprar materiais com recursos próprios! Seria interessante quefossem enviados mais kits de Física para a escola. Como sonhar com laboratório é utopia,pelo menos teríamos mais material para usar em sala.

4. Que as escolas disponibilizem laboratórios de ciências e equipamentos para os experimentos.

5. Gostaria de dispor de maior tempo para que pudesse criar um projeto na escola para se montarum laboratório de Física. Este laboratório difere dos outros no sentido da facilidade de se usarmateriais reciclados para conclusão de experimentos. Também com apenas duas aulas porsemana, é impossível de se priorizar o laboratório. Em outra escola que eu lecionava, commais ênfase em técnica, eu dava aulas teórica/prática, com diferença de serem 3 aulas porsemana.

6. Aumentar o número de aulas por semana, pois só temos duas aulas. Laboratório. Reduzir onúmero de alunos em cada sala.

7. Melhor capacitação dos diretores a fim de atenderem melhor aos colegas professores permitindoacesso aos laboratórios e outros recursos disponíveis na escola. Melhoria das condições detrabalho através da atualização dos professores(com aulas ministradas por doutores).

8. Superar a dificuldade atual da relação professor/aluno. Criar algo que torne os alunos motivados(Pró-Ciências).

9. Falta de materiais didáticos, espaços físicos.

10. Microcomputadores ligados em rede.

11. Precisamos de um laboratório equipado. Material didático. Turmas menores. Tempo livrepara preparar melhor as aulas.

12. Equipamentos em boas condições de uso(cd-rom em quantidade suficiente etc). Recursos deaulas expositivas(computador ligado a TV para demonstrações para toda a turma). A escolanão tem recursos para acessar a Internet.


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Anexo II – Respostas dos diretores de escolas sobre o uso dos laboratórios.1

A) O ensino fundamental utiliza os laboratórios. O ensino médio usa raramente. Já existiram aquina escola laboratórios de química e física, hoje é sala de aula. As contratações obedecem, afórmula: nº de alunos total / coeficiente 23 ou 25 = nº de professores que podem ser contratados.O quadro fica deficitário. Não dá para ter professor de aula prática, faltam professores efuncionários.

B) Utilizam apenas os laboratórios de química e biologia, onde existem professores específicosde laboratório. As aulas são divididas.

C) Usam os laboratórios esporadicamente.

D) Não, pois os laboratórios não existem.

E) Não.

F) Não.

G) Desativado.

H) A escola não possui laboratório.

I) Não temos espaço para laboratórios. Algumas aulas práticas são demonstrativas.

J) Somente o ensino fundamental, porque o material não dá para todo mundo.

K) Existe laboratório, mas ele não é utilizado por não ter condições físicas como: falta rede deesgoto.

L) O laboratório está desativado faz uns 3 anos. Já houve época em que era utilizado como salade aula normal.

M) O laboratório de ciências é bem equipado, mas é muito pouco procurado.

N) Os professores de química e biologia usam de vez em quando e alegam precariedade dolaboratório.

O) Não são utilizados.

P) Sim.

1 Não existe correlação entre os números das respostas dos professores e as letras que correspondem às respostas dos diretores.


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CO-1-093

Os Parâmetros Curriculares Nacionais e a Inserção da Física Moderna noEnsino Médio: Reflexões Sobre o Livro Didático ♦ ♦ ♦ ♦ ♦

Mikael Frank Rezende Juniora [[email protected]]Elio Carlos Ricardob [[email protected]]

aPPGECT - UFSC b PPGECT - UFSC

I. Introdução

A Física é, sem dúvida, um exemplo bem sucedido de construção do conhecimento humano, quebusca dar sua contribuição para um contínuo avanço tecnológico bem como para a formação científica ecultural do homem moderno.

Dessa maneira, os conhecimentos científicos e tecnológicos, quando abordados de forma adequadana escola, oferecem um instrumental de pensamento e de leitura de mundo para compreender e transformara sociedade atual.

Entretanto, é no momento de cumprir essa função, de formação do homem-cidadão, que a escolaatual entra em contradição, pois os conteúdos e metodologias adotados não têm permitido atender àsnecessidades dos indivíduos para capacitá-los a uma intervenção efetiva e ativa na sociedade contemporânea.

Com isso, temos a necessidade de contemplar no Ensino Médio alguns aspectos básicos dessa áreado conhecimento humano chamada Física, que deve permitir aos alunos não somente uma preparação para oEnsino Superior, mas também para uma intervenção e interpretação mais crítica do mundo que os rodeia.

II. A Física: Clássica, Moderna e Contemporânea

Segundo o Dicionário Aurélio Eletrônico (1999), “Física é uma ciência de conteúdo vasto efronteiras não muito definidas”. Essa definição, ou melhor, essa justificativa de uma falta de definição,sem dúvida não seria bem vista pela comunidade de físicos do final do século XIX, que tinha suas basesteóricas bem solidificadas em dois grandes pilares de sustentação: a Mecânica Newtoniana, conjuntamentecom a Termodinâmica e a Mecânica Estatística, e o Eletromagnetismo Clássico.

Criou-se assim, nesse período um clima de otimismo, de tarefa (bem) cumprida, que dominava aciência e a sociedade. Houve até deslumbramentos como o do Lorde Kelvin que, diante do evidenteprogresso e da virtual completude das teorias físicas da época, afirmou, em palestra de 1900 naRoyal Philosphical Society, que só via ‘duas pequenas nuvens no céu da física’: uma era o resultadonulo da experiência de Michelson, e outra, os valores ‘anormais’ dos calores específicos a baixastemperaturas. (Terrazzan, 1994, p.18)

Porém, Terrazzan, citando Freire Junior, refere-se às “duas pequenas nuvens” mencionadas porLorde Kelvin em tom irônico:

As duas pequenas nuvens estão associadas conceitualmente aos dois temporais que desabaramna física do século XX; a tempestade breve e brutal da relatividade de Einstein em 1905 e oprolongado temporal da velha teoria quântica iniciado em 1900 por Max Planck.... (Freire Júniorapud Terrazzan, 1994, p.18)

♦♦♦♦♦ APOIO: CAPES


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Com o advento da Teoria da Relatividade Restrita de Einstein e os Quanta de Planck, instaurou-sena Física um novo período, que modificou profundamente a visão da Física e do mundo. Na tentativa dedividirmos cronologicamente a Ciência Física podemos, sem muito rigor, vislumbrar o seu desenvolvimentoem três períodos:

CLÁSSICO, que compreende o estabelecimento da Mecânica Newtoniana e o desenvolvimentodo Eletromagnetismo Clássico de Maxwell (até o final do século XIX).

MODERNO, que se estabeleceu entre o final do século XIX até a década de 40 do século XX(início da Segunda Guerra Mundial).

CONTEMPORÂNEO, após o início da Segunda Guerra Mundial (aproximadamente na década de40) até os dias atuais.

O marco histórico da Segunda Guerra Mundial é usado para delinear a transição do que denominamosFísica Moderna para a Física Contemporânea devido à alta produtividade científica e tecnológica que seinstaurou na sociedade da época e que tem seus reflexos até os dias atuais. A adoção desse marco exemplificaclaramente a presença de componentes sociais, políticos, históricos e culturais quando buscamoscontextualizar a ciência atual, em especial os conhecimentos da Física. Utilizamos as palavras de Moreira(1998) para ilustrar tal situação:

(...) foi a culminância de um processo de reordenamento econômico, político e militar do mundo.Instaurou também, e definitivamente a ciência como matriz essencial para novos avançostecnológicos. O dramático fim da guerra, selado pela explosão das bombas atômicas em Hiroshimae Nagasaki, no Japão, deixou claro o poder que a ciência e a técnica haviam gerado. (Moreira,1998,p.28)

Terrazzan relata também o sucesso dos desenvolvimentos científicos ocorridos na época:

O progresso científico nesse período foi notável. Seja pela quantidade de informações produzidas,seja pelas soluções obtidas para os problemas da época, pela geração de novas áreas autônomasdo conhecimento, pela criação de inúmeras sociedades de especialistas em vários países ou pelasindústrias nascentes baseadas nos novos desenvolvimentos, a ciência cresceu e transbordou.(Terrazzan, 1994, p.17).

A demarcação histórica e cronológica do que denominamos de Física Moderna e FísicaContemporânea não é o objeto de discussão deste trabalho. Porém, serve para ilustrar importantes efecundas relações da ciência e da tecnologia no contexto social.

III. Física Moderna e Contemporânea: um panorama

Em todo momento, observa-se que é cada vez mais comum nos depararmos com a impossibilidadede discussões sobre temas que não podem ser tratados em sua globalidade no Ensino Médio (doravanteEM) pelas limitações das teorias da Física Clássica e que chegam até a escola por meios indiretos, comojornais, revistas e televisão1, além das inovações tecnológicas.

Por exemplo, o jovem brinca com um laser na forma de uma caneta, o pai comenta sobre a falta deresponsabilidade sobre o acidente radioativo em Goiânia, a mãe tenta entender as “manchas” que aparecemnos exames para detecção de tumores feito no hospital, o irmão assiste pela televisão à confecção doprotótipo de um trem que atinge facilmente 600 Km/h e que flutua sobre os trilhos e a irmã, curiosa,pergunta como foi feita aquela viagem no tempo, que acabara de assistir em um filme.

1 Segundo Delizoicov e Angotti (1992), são meios de educação não formal.


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A radioatividade, a opção pela utilização da energia nuclear e os reatores de fissão nuclear, aaplicação de radioisótopos na Medicina, supercondutividade ou até mesmo as curiosidades sobre agenialidade de Albert Einstein são pontos de indagação presentes no dia-a-dia sobre os quais nós, professoresdo EM, corriqueiramente nos restringimos a breves respostas, sem a riqueza de qualquer discussão maisacentuada.

A Física Clássica compõe-se das teorias desenvolvidas até o final do século XIX. Apesar dos seusinúmeros sucessos, haviam diversos fenômenos que ela não conseguia explicar de modo adequado. Ela,por exemplo, não era capaz de explicar por que os átomos são estáveis e os elétrons não caem sobre onúcleo, além da invariância da velocidade da luz e o espectro das radiações emitidas por um corpo quente.

A proposição da teoria da relatividade, que estende as leis físicas às situações em que os corpos sedeslocam com velocidades próximas a da luz, e também da idéia dos quanta, revelaram-se chave parainterpretar os fenômenos atômicos e subatômicos. A revolução conceitual ocorrida no século XX pelosquanta e pela relatividade reedificou de modo inédito a estrutura da Física. Apesar disso, as teorias clássicasnão perderam seu significado. Elas continuam a ser válidas, mas num âmbito limitado de fenômenos. Porexemplo, as leis da Mecânica Clássica são mais do que suficientes para explicar o movimento dos corposcomuns, como objetos que caem ou um satélite em órbita. A Física Clássica dá excelentes resultados deacordo com as experiências, quando os corpos apresentam velocidades pequenas em relação à velocidadeda luz e têm dimensões não-microscópicas. Dessa maneira, com a passagem da Física Clássica para aFísica Moderna, ampliamos o elenco de fenômenos que podemos compreender e descrever.

Apesar da Teoria Quântica descrever fenômenos do mundo microscópico, as conseqüências destesestão muito presentes no nosso cotidiano. Reconhecê-los como tal e percebê-los é, então, uma questão deconhecimento.

Por que as roupas coloridas desbotam com o tempo? De onde vem a energia das estrelas? Quaissão os perigos e a utilidade da radiação nuclear? O que é fotossíntese? Como funciona o aparelho deressonância magnética? Essas perguntas e muitas outras podem, em um âmbito mais geral, serem discutidase trabalhadas com o advento das grandes “estrelas”: a Mecânica Quântica e a Relatividade, que dividem opalco da prosperidade e do desenvolvimento da ciência do século XX.

Contudo, apesar de inúmeras respostas que foram trazidas à tona com essas “estrelas” e com ogrande número de questões que surgiram com o seu desenvolvimento e suas interpretações, em nenhummomento podemos deixar de mencionar que a Física Clássica também é revolucionária. Se levarmos emconta o êxito da Mecânica Clássica na descrição da dinâmica de todas as classes de objetos, desde bolas debilhar até as estrelas e planetas, não é surpreendente que sua substituição por um novo sistema mecânicofora considerada uma revolução.

No âmbito de pesquisas de natureza acadêmica, uma grande quantidade de trabalhos tem evidenciadoa necessidade da introdução de FMC no espaço escolar médio no que se referem a propostas didáticas eexperiências didáticas [Valadares e Moreira (1998); Wilson (1992); Ostermman (1999); Lawrence (1996);Cuppariet al. (1997); Pinto e Zanetic (1999); Pereira (1997)], questões de ordem histórica, epistemológicae metodológica, [Gil e Solbes (1993); Fischler e Lichtfeldt(1992); Arons (1990); Aubrecht (1989); Veit etal. (1987)], justificativas para uma introdução [Terrazzan (1992,1994); Gil et al. (1987); Eijkelhof et al.(1984); Wilson (1992); Laburú et al. (1998); Torre (1998)], entre outras importantes linhas de pesquisasque, por exemplo, procuravam detectar as concepções alternativas dos estudantes [ Paulo (1997); Lijnseet al. (1990), De Posada Aparicio e Prieto Ruz (1990)]

Contudo, tendo em vista a necessidade de uma vinculação mais orgânica da física escolar, nãosomente entre conteúdos denominados clássicos, modernos e contemporâneos, mas de uma ciência comcomponentes sociais, culturais e históricos, discutimos a seguir elementos da legislação educacionalbrasileira, que nos possibilitem uma indicação positiva ao prosseguimento deste trabalho.


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IV. Física Moderna e Contemporânea e a Legislação Educacional Brasileira.

Em dezembro de 1996, com a promulgação da nova Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional(LDB), o Ensino Médio passa a ser etapa conclusiva da Educação Básica. A estrutura curricular deverá serorganizada em um núcleo comum e uma parte diversificada. Esta poderá ocupar até 25% do total da gradecurricular e tem a finalidade de dar uma identidade ao estabelecimento escolar de acordo com as necessidadeslocais. Aquela será composta pelas disciplinas que serão objeto de avaliações futuras e divide o conhecimentoem três áreas: linguagens, códigos e suas tecnologias; ciências da natureza, matemática e suas tecnologias;ciências humanas e suas tecnologias.

Apesar de sua implementação na sala de aula ainda não estar consolidada, a LDB/96 estabeleceque a formação a ser desenvolvida no âmbito escolar deve promover a compreensão dos fundamentoscientífico-tecnológicos dos processos produtivos conjuntamente com a preparação básica para o trabalhoe a cidadania do educando como pessoa humana. (Brasil, 1999)

De certa maneira, a LDB/96 vem ao encontro do trabalho de Zanetic (1989), o qual defende que oensino de Física deve ser estruturado de modo a mostrar que:

(...) o desenvolvimento da física é parte integrante da história social, é um produto da vida social,estando assim condicionada por uma imensa gama de fatores e interesses, que são cambiantesdependendo da época em que determinadas teorias e concepções sobre o mundo foram desenvolvidas.Interesses econômicos são importantes na orientação e desenvolvimento da pesquisa em áreasespecíficas. (...) Aspectos teológicos também compareceram, em diferentes épocas, nodesenvolvimento do conhecimento científico, particularmente na história da física (...). Enfim, oconhecimento científico é um produto da vida social e como tal leva a marca da cultura da época,da qual é parte integrante, influenciando e sendo influenciado por outros ramos do conhecimento,sendo o relacionamento da física com a filosofia um dos melhores exemplos. (Zanetic,1989, p. 22)

Nesse sentido, as palavras de Zanetic, no que se referem às relações de Ciência e Tecnologiacontextualizadas socialmente, também são compartilhadas por Bazzo (1998), apesar da preocupação como Ensino Médio não ser o foco central do trabalho, onde o autor promove suas reflexões no âmbito doEnsino Superior:

O estudo das dimensões sociais da ciência e da tecnologia precisa ganhar caráter de urgência emnosso país, que passa por uma dinâmica intensa de desenvolvimento. Existe uma carência, paranão dizer inexistência, de materiais e novidades que permitam semelhantes abordagens. (Bazzo,1998, pg.181)

2 Foram analisados alguns livros tradicionalmente utilizados no EM:

Curso de Física, Vol 1 , 2 , 3 – Alvarenga e Máximo

Fundamentos da Física, Vol 1 , 2 , 3 – Ramalho, Ferraro e Soares

Física, Vol. 1, 2, 3 – Gaspar

Aprendendo Física, Vol 1, 2, 3 – Chiqueto, Valentin e Pagliari

3 Alguns livros tradicionalmente utilizados no Ensino Superior:

Física; Halliday e Resnick

Física; Tipler

Física; Sears, Zemansky, Young

4 Ver sequenciação dos tópicos de Mecânica do livro de ensino superior “Física” de Tipler e “Física” de Sears, Zemansky, Young , e doslivros “Aprendendo Física” de Chiqueto, Valentin e Pagliari, e “Física” de Paraná, são similares.


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Essa perspectiva está presente na proposta de reforma do sistema de ensino brasileiro, especialmentenas Diretrizes Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (DCNEM) e nos Parâmetros CurricularesNacionais (PCNs) para esse mesmo nível de ensino, elaborados pelo Ministério da Educação, juntamentecom a Câmera de Educação Básica, do Conselho Nacional de Educação. As DCNEM procuram traduziros pressupostos contidos na LDB/96 e os PCNs servem de subsídios básicos para a implantação da reformapretendida.

Para definir as habilidades básicas e as competências específicas que se espera sejam adquiridaspelos alunos, o MEC reuniu em equipes, educadores e especialistas que buscaram estabelecer, em suasrespectivas áreas, indicadores para “a preparação básica para o trabalho e a cidadania do educandocomo pessoa humana, incluindo a formação ética e o desenvolvimento da autonomia intelectual e dopensamento crítico” (Brasil, 1999, p.31). Dessa maneira, os PCNs procuram definir de forma clara eobjetiva como adequar o aprendizado das disciplinas aos pressupostos estabelecidos pela LDB e tambémpelos objetivos educacionais do Ensino Médio indicados pelas DCNEM.

Assim, para promover essa formação, o Ensino Fundamental e Médio no Brasil, vem passando pordiversas modificações. O Ensino de Física em particular, como qualquer elemento presente no contextoescolar, acaba sofrendo os reflexos dessas transformações, que o direcionam a um ensino voltado para aformação científica, cultural e social do cidadão dentro do período de formação básica, que deve seconsolidar entre as séries iniciais até o EM.

O componente cultural, que está intimamente relacionado com a história, o desenvolvimento e oprogresso da ciência, em nenhum momento é deixado de lado pelos especialistas colaboradores dos PCNs,os quais ressaltam que:

Incorporado à cultura e integrado como instrumento tecnológico, esse conhecimento tornou-seindispensável à formação da cidadania contemporânea. Espera-se que o Ensino de Física, na escolamédia, contribua para a formação de uma cultura científica efetiva, que permita ao indivíduo ainterpretação dos fatos, fenômenos e processos naturais, situando e dimensionando a interação do serhumano com a natureza como parte da própria natureza em transformação. (Brasil, 1999, p.229)

Para o exercício pleno da cidadania é imperativo um conjunto de conhecimentos básicos e críticossobre as relações entre a Ciência, a Tecnologia e a Sociedade. O que chamamos de conhecimentos básicos,certamente, ultrapassam os conhecimentos clássicos tradicionalmente desenvolvidos há várias décadas noEM e contemplam, por exemplo, a Física e as tecnologias desenvolvidas depois de 1900:

Para o Ensino Médio meramente propedêutico atual, disciplinas científicas, como a Física, têmomitido os desenvolvimentos realizados durante o século XX e tratam de maneira enciclopédicae excessivamente dedutiva os conteúdos tradicionais. Para uma educação com o sentido que sedeseja imprimir, só uma permanente revisão do que será tratado nas disciplinas garantiráatualização com o avanço do conhecimento científico e, em parte, com sua incorporaçãotecnológica. (Brasil, 1999, p.209)

Como qualquer outra manifestação científica, a inserção da Física Moderna e Contemporânea(doravante FMC) no EM não se justifica somente dentro das perspectivas de atualização curricular, masporque entendemos que a Física é parte da cultura contemporânea. A Física Moderna não traz em seuâmbito apenas o conteúdo de Física ou de mais uma disciplina do currículo escolar. Ela carrega em suaessência, assim como qualquer outra área do conhecimento humano, as características de um momentohistórico e social que permeia toda forma de manifestação com componentes de tradição e revolução.Acreditamos, com isso, que é preciso ver a física escolar como parte da cultura e da cidadania, na tentativade dar aos estudantes uma idéia de ciência e tecnologia, bem como uma visão de mundo:


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O cidadão merece aprender a ler e entender – muito mais do que conceitos estanques – a ciência e atecnologia, com suas implicações e conseqüências, para poder ser elemento participante nas decisõesde ordem política e social que influenciarão o seu futuro e de seus filhos. (Bazzo, 1998, pg 34)

Todavia, conforme as DCNEM e os PCNs, não se deve concentrar toda a ânsia para a introduçãode FMC somente no conteúdo, pois é preciso desenvolver, na didática específica da física, formas deatender as necessidades deste aprendizado. Também não seria uma mera revisão de conteúdos, mas umareorientação das práticas de ensino e da concepção de ciência freqüentemente presentes na sala de aula. E,ao fazer referência aos Parâmetros Curriculares, um dos coordenadores da sua elaboração ressalta aintenção desse documento ao afirmar que:

A idéia de uma física como cultura ampla e como cultura prática, assim como a idéia de umaciência a serviço da construção de visão de mundo e competências humanas mais gerais, foi amotivação e o sentido mais claro das proposições daquele documento. (Menezes, 2000, p.8)

V. A Física Moderna e Contemporânea e os Livros Didáticos

O livro didático é sem dúvida um forte apoio, muitas vezes o único, de um grande número deprofessores que ministram aulas de Física no EM. A falta de formação adequada de muitos dessesprofissionais, que acaba gerando inseguranças e um extremado apelo nos livros textos foi discutida emvários trabalhos de pesquisa (Terrazzan, 1994).

Quando nos referimos à introdução de FMC no EM, acabamos por tentar administrar dois grandesproblemas: de um lado, uma grande massa de professores de Física com uma deficiente formação, quemuitas vezes limita seu trabalho ao uso incisivo dos livros didáticos e, de outro, a falta de conteúdos quecontemplem FMC nesses livros.

Através da leitura de alguns livros didáticos2 utilizados no EM, e também dos livros3 de Físicatradicionalmente empregados na formação de professores nos cursos superiores, podemos observar que aseqüenciação dos conteúdos é bastante similar4. Observa-se que os livros didáticos de física básica apresentama mesma seqüência de pré-requisitos, FÍSICA 1 , FÍSICA 2 , FÍSICA 3, FÍSICA 4 e INTRODUÇAO AFÍSICA MODERNA, o que com pequenas variações se repete nos livros de física adotados no EM.

Podemos notar que a maioria dos livros que trazem elementos de FMC tem esses conteúdosseparados em seções especiais, em apêndices ou pequenas inserções informativas no decorrer dos capítulos.O fato desses conteúdos aparecerem como um tópico complementar, acaba os caracterizando diferentementedos demais assuntos: primeiro, por ser uma leitura “complementar” e, com isso, não ser avaliado peloprofessor; segundo, por ter uma linguagem informativa e não estar disposto na seqüência tradicional;terceiro, por não conter exercícios operacionalizáveis.

No período destinado ao EM existe uma outra configuração de ensino vigente, pois conforme asDCNEM e os PCNs, a Física deve contribuir para a formação dos alunos como cidadãos que, em suamaioria, não seguirão seus estudos em Física. Embora já questionado por pesquisadores, o Ensino Tradicionaltem um forte argumento a seu favor: a impossibilidade temporal de tratar todos os aspectos da Física. Essalinearização seria assim, a forma mais ordenada e rápida de se alcançar os conhecimentos mínimos“necessários”. Seu histórico mostra também que, apesar dos críticos, esse paradigma de ensino temconseguido formar “bons” físicos e engenheiros ao longo dos anos.

No entanto, devemos mencionar que esse sistema tem funcionado para futuros físicos e engenheiros,pois para estes o EM não é etapa final. No ensino superior terão, em geral, outras atividades extra classe, comotrabalhos de iniciação científica e de estágio. Mais do que isso, a formação final para um físico só vai ocorrer


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com o mestrado e doutorado, onde se espera que consiga fazer as conexões necessárias entre os fenômenos queestiverem pesquisando e todo o arsenal teórico e experimental adquirido nos cursos. Mas, e o grande número dealunos que não foi para o Ensino Superior? O que eles teriam apreendido dos conteúdos de Física?

Porém, é também freqüente que alguns dos formandos ou mesmo profissionais entendam esseconteúdo apenas como instrumentos de cálculos eficazes, que permitem produzir resultados mesmo semos entender plenamente. Dentro desse paradigma didático, a formação é, portanto, diversificada, e não sepretende finalizá-la no curso de graduação ou na sala de aula.

Além das considerações acima esse modelo tradicional é forte e está em uso porque ao final oconteúdo nos programas tradicionais é o que tacitamente se aceita como Física. Entretanto, segundo umaperspectiva educacional abrangente, o papel mais importante a ser cumprido na educação formal é o dehabilitar o aluno a compreender a realidade (tanto do ponto de vista dos fenômenos naturais quantosociais) ao seu redor, de modo que ele possa participar de forma crítica e consciente dos debates e decisõesque permeiam a sociedade na qual se encontra inserido.

VI. Conclusões

O crescente número de publicações e de participações nas discussões em encontros e congressosespecializados (Ostermann e Moreira 2000; Greca 2000) reflete o anseio da comunidade envolvida comEnsino de Física diante da possibilidade do tratamento da Física do século XX especialmente no nívelmédio. No entanto, a relevância dada ao tema, com raras exceções, ainda não teve efeitos significativosnos livros textos utilizados no EM.

Na atual Legislação Educacional Brasileira, e nos Parâmetros Curriculares Nacionais, todas asindicações convergem para uma atualização curricular do Ensino de Física. Assim, a introdução de FMCno EM deve contemplar não somente os aspectos teóricos e específicos de Física, mas também seuselementos culturais e sociais no intuito de preparar o aluno para o exercício da cidadania.

No sentido de uma atualização, deve ficar claro que as Ciências Naturais não são apenas umproduto “da natureza”, mas sim uma elaboração humana, com história e como parte da cultura em contínuaelaboração. Apesar de todas as dificuldades acerca de material didático para uma efetiva introdução daFMC no Ensino Médio e outras inúmeras questões que estão presentes em pesquisas nessa área, acreditamosque promover uma discussão sobre a atual configuração do sistema do ensino de Física e a análise deconsistentes propostas de conteúdos e metodologias poderão fornecer subsídios para possibilitar umaampla e significativa atualização curricular.


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VII. Referências Bibliográficas

ALVARENGA, B. e MÁXIMO, A..Curso de Física, 3 v.,5o edição, São Paulo: Editora Scipione, 2000.

ARONS, A. B.. A guide to introductory physics teaching, New York: John Wiley, 1990.

AUBRECHT, G. J.. Redesigning courses and textbooks for the twenty-first century. American Journalof Physics, Woodbury, v. 57, n. 4, p. 352-359, Apr. 1989.

BAZZO, W. A.. Ciência, Tecnologia e Sociedade – e o contexto da educação tecnológica, Florianópolis:Editora da UFSC, 1998.

BRASIL, Ministério da Educação, Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros CurricularesNacionais: ensino médio. Brasília: Ministério da Educação, 1999, 364p.

CHIQUETO, M., VALENTIM,B., PAGLIARI, E.. Aprendendo Física. 1.Ed, 3v. São Paulo: EditoraScipione, 1996.

CUPPARI, A., RINAUDO, G., ROBUTTI, O., VIOLINO, P. Gradual introduction of some aspects ofquantum mechanics in a high school curriculum. Physics Education, Bristol, v. 32, n. 5, p. 302-308,Sept. 1997.

DELIZOICOV, D. e ANGOTTI, J. A.. Física. São Paulo: Editora Cortez, 1992.

DE POSADA APARICIO, J. M. , PRIETO RUZ, T.. Exploraciones gráficas de ideas extraescolares de losalumnos sobre radiactividad. Enseñanza de las Ciencias, Barcelona, v. 8, n. 2, p. 127-130, mayo1990.

DICIONÁRIO AURÉLIO ELETRONICO – Século XXI, v.3, Cd rom, 1999.

EIJKELHOF, H., KORTLAND, K., LOO, F. V. D. Nuclear weapons - a suitable topic for the classroom?Physics Education. Bristol, Special issue, v. 19, p. 11-15, May 1984.

FISCHLER, H., LICHTFELDT, M. Modern physics and students’ conceptions International Journal ofScience Education, London, v. 14, n. 2, p. 181-190, Apr./June 1992.

GASPAR, A.. Física, 3 v., 1o edição, São Paulo: Editora Ática, 2000.

GIL, D; SENNET, F; SOLBES, J. La introducción a la física moderna: un ejemplo paradigmático decambio conceptual, Enseñanza da las Ciencias, Barcelona, 1987.

GIL, D. P., SOLBES, J. The introduction of modern physics: overcoming a deformed vision of science.International Journal of Science Education, London, v. 15, n. 3, p. 255-260, May/June 1993.

GRECA, I. M.. Construindo significados em Mecânica Quântica: Resultados de uma PropostaDidática aplicada a estudantes de Física Geral. 2000. 284f. Tese (Doutorado em Ciências), Institutode Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul-Porto Alegre

HALIDAY, D; RESNICK, R., MERRILL, J. Fundamentos da Física 1 – Mecânica 2.ed, , Rio deJaneiro: Editora LTC, 1993.

LABURÚ, C. E., SIMÕES, A. M., URBANO, A. A. Mexendo com polaróides e mostradores de cristaislíquidos (o ensino de Física contemporânea tendo como pano de fundo a física do cotidiano). CadernoCatarinense de Ensino de Física, Florianópolis, v. 15, n. 2, p. 192-202, ago. 1998.

LAWRENCE, I. Quantum physics in school. Physics Education, Bristol, v. 31, n.5, p. 278-286, Sept.1996.


1079

LIJNSE, P. L., EIJKELHOF, H. M. C., KLAASSEN, C. W. J. M., SCHOLTE, R. L. J. Pupils’and mass-media ideas about radioactivity. International Journal of Science Education, London, v. 12, n.1, p.67-78, Jan./Mar.1990.

MENEZES, Luiz Carlos. Uma Física para o Novo Ensino Médio. Física na Escola. Revista Brasileirade Ensino de Física (www.sbf.if.usp.br) , v.1, n. 1, 2000.

MOREIRA, I. C. Metamorfoses da física nos anos 40. Revista Ciência Hoje, vol. 24, n.140, Rio deJaneiro, 1998.

OSTERMANN, F; Tópicos de Física Contemporânea em Escolas de Nível Médio e na Formação deProfessores de Física. 1999. Tese (Doutorado em Ciências), Instituto de Física, Universidade Federaldo Rio Grande do Sul-Porto Alegre.

OSTERMANN, F. e MOREIRA, M. A., Uma Revisão Bibliográfica sobre a Área de pesquisa FÍSICAMODERNA E CONTEMPORÂNEA NO ENSINO MÉDIO; Investigações em Ensino de Ciências,Porto Alegre, 2000.

PARANÁ, D. N.. Física, 3v, 6o edição, São Paulo: Editora Ática, 1998

PAULO, I. J. C. de. Elementos para uma proposta de inserção de tópicos de física moderna noensino de nível médio. 1997. Dissertação (mestrado em educação). Instituto de Educação – UFMT,Cuiabá.

PEREIRA, O. da S. Raios cósmicos: introduzindo física moderna no 2o grau. 1997. Dissertação(mestrado em ensino de ciências). Instituto de Física e Faculdade de Educação – USP.

PINTO, A. C., ZANETIC, J.. É possível levar a Física Quântica para o ensino médio? Caderno Catarinensede Ensino de Física, Florianópolis, v. 16, n. 1, p. 7-34, abr. 1999.

RAMALHO JUNIOR, F.; FERRARO, N. G.; TOLEDO, P. S.. Os Fundamentos da Física. 3v., 6o edição,São Paulo: Editora Moderna, 1997.

SEARS, F., ZEMANSKY, M., YOUNG, H.. Física, v.2, Rio de Janeiro: Editora LCT, 1984.

TERRAZZAN, E. A; Perspectivas para a Inserção da Física Moderna na Escola Média. 1994. Tese(doutorado em educação), Faculdade de Educação – USP.

TIPLER, P.A.. Física. 2. ed, V.1, Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan S.A.,1982.

TORRE, A C. de la. Reflexiones sobre la enseñanza de la física moderna Educación en Ciencias, V. 2, n.4, 1998.

VALADARES, E. C., MOREIRA, A. M.. Ensinando física moderna no segundo grau: efeito fotoelétrico,laser e emissão de corpo negro. Caderno Catarinense de Ensino de Física, Florianópolis, v. 15, n.2, p. 121-135, ago. 1998.

VEIT, E. A., THOMAS, G., FRIES, S. G., AXT, R., SELISTRE, L. F.. O efeito fotoelétrico no 2º grau viamicrocomputador. Caderno Catarinense de Ensino de Física, Florianópolis, v. 4, n. 2, p. 68-88, ago1987.

WILSON, B. Particle physics at A-level - a theacher’s viewpoint. Physics Education, Bristol, v. 27, n. 2,p. 64-65, Mar. 1992.

ZANETIC, J.. Física também é cultura. 1989 . Tese (doutorado em educação). Faculdade de Educação– USP.


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CO-1-094

Pêndulo de Foucault

Rodrigo Martins da Silva [[email protected]]Brenno Brummel de Figueiredo [[email protected]]Rômulo Augusto de Costa Castro [[email protected]]

Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais – CEFET-MGLaboratório Aberto de Ciência, Tecnologia, Educação e Arte – LACTEA

Introdução

Em meados do século 19, o físico francês Jean Bernard Leon Foucault percebeu que, se um pênduloideal fosse posto a oscilar no pólo norte da Terra, o movimento de rotação do planeta, de sentido oeste-leste, levaria, no referencial da Terra, à observação de uma rotação horária do plano de oscilação para eesquerda do observador.

As primeiras experiências de Foucault foram com um pêndulo de 2 m de comprimento e 5 kg demassa, montado em seu celeiro. Um outro pêndulo, de 11 m e 7 kg, foi utilizado em demonstração feita aconvite da Academia de Ciências de Paris. Logo em seguida, outra montagem, de 67 m e 28 kg, foiinstalada no Pantheon de Paris, para demonstração pública. Esse pêndulo foi sensação na capital francesa,em 1851, e gerou uma enxurrada de experiências ao redor do mundo e uma vasta literatura científica.

Ao descrever suas experiências, em 1851, Foucault baseou-se num artigo sobre desvio dos projéteis,datado de 1837, em que Poisson utilizou cálculos de seu aluno Coriolis, feitos em 1831, sobre acelerações lateraisexistentes na rotação de referenciais. Poisson pensou que o efeito seria inobservável, mas Foucault demonstrouque o pêndulo facilita a observação desse fenômeno, pela vantagem que apresenta de acumular os efeitos.

O experimento de Foucault foi crucial para o desenvolvimento da Mecânica, estabelecendo a utilidadedo conceito de força de Coriolis. Os trabalhos subseqüentes na área ajudaram a jogar por terra as falsasconcepções sobre o efeito da rotação da terra no fluxo de ar da atmosfera.

Este trabalho busca resgatar todo o fascínio da descoberta de Foucault, demonstrando o funcionamentode seu pêndulo e caracterizando-o como único dispositivo capaz de evidenciar, na superfície da Terra, o movimentode rotação de nosso planeta. O equipamento de demonstração proposto torna-se, assim, um elemento aomesmo tempo lúdico e questionador, do ponto de vista conceitual, no campo da ciência e da tecnologia. Aconstrução desse objeto técnico integra uma série de projetos desenvolvidos no Laboratório Aberto de Ciência,Tecnologia, Educação e Arte (LACTEA) do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG), onde a pedagogia de projetos é fonte geradora de metodologias de ensino-aprendizagem voltadas para odesenvolvimento humanístico, científico e tecnológico integral de estudantes de Engenharia.

Quem foi Foucault

Jean Bernard Leon Foucault


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Jean Bernard Leon Foucault nasceu em Paris, em 18 de setembro de 1819. Inicialmente, estudouMedicina, mas cedo abandonou essa carreira para dedicar-se à Física. Em 1851, ele realizou a versãodefinitiva do famoso experimento do pêndulo, com uma esfera metálica de 28 kg suspensa por um fio deaproximadamente 67 m, para demonstrar a rotação da Terra. Depois de alguns anos, inventou e construiuo giroscópio, aparelho que lhe permitiria realizar novas experiências sobre o movimento da Terra. Por essainvenção, Foucault recebeu a medalha Copley, da Royal Society de Londres. Em 1855, torna-se assistentede Física do Observatório Imperial de Paris.

Junto com Fizeau, aprimorou a medida da velocidade da luz no ar e na água, além de conseguir aprimeira fotografia solar tirada depois de ajudar aperfeiçoar a daguerreotipia, processo fotográfico criadopor Daguerre.

Deve-se também a Foucault a descoberta das correntes induzidas num condutor em movimento napresença de um campo magnético intenso. As chamadas correntes de Foucault são utilizadas para amorteceros efeitos eletromagnéticos em alguns aparelhos elétricos.

Foucault morreu em 11 de Fevereiro de 1868, em Paris.

Mecanismos do Pêndulo

O Pêndulo Simples

Um pêndulo simples é um corpo ideal que consiste de uma partícula suspensa por um fio inextensívele de massa desprezível. Afastado de sua posição de equilíbrio, o pêndulo descreve num plano vertical, soba ação da gravidade, movimento periódico.

A figura mostra um pêndulo de comprimento L, sendo m a massa da partícula. No instante mostrado,o fio faz um ângulo q com a vertical.

As forças que atuam em m são o peso mg e a tração da corda T. O movimento será ao longo de um arcode círculo de raio L; por isto, o referencial será em um dos eixos, seja radial e o outro tangente ao círculo. O pesomg pode ser decomposto no componente radial de módulo mg cosq e num componente tangencial mg senq. Ocomponente radial da resultante é a força centrípeta que mantém a partícula na trajetória circular. A componentetangencial é a força restauradora que, atuando em m, tende a restabelecer o equilíbrio.

Pêndulo Simples


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Notamos que a força restauradora não é proporcional ao deslocamento angular q e sim a sen q. Omovimento, portanto, não é harmônico simples. Entretanto, se o ângulo q for suficientemente pequeno,sen q será aproximadamente igual a q em radianos. O deslocamento ao longo do arco seráx = Lq e, paraângulos pequenos, ele será aproximadamente retilíneo. Portanto para pequenos deslocamentos, a forçarestauradora é proporcional ao deslocamento e tem o sentido oposto. Esta é exatamente a condição parase ter movimento harmônico simples. Para pequenas amplitudes, o período de um pêndulo pode ser obtidofazendo-se k mg/L, então:

T = 2pÖ(L/g)

Note que o período é independente da massa da partícula suspensa.

Força de Coriolis

No início do século XIX, Gaspard Coriolis desenvolveu um princípio matemático para descrever omovimento de objetos em relação a um sistema de referência não-inercial, em rotação uniforme, tal comoa Terra.

Seu princípio recebeu o nome de “Força de Coriolis” – um pouco enganoso, pois o efeito não érealmente uma força, mas uma ilusão dos sistemas de referência que aparece para o observador como sefosse uma força invisível.

A Terra gira de oeste para leste, de modo que um objeto viajando em um curso retilíneo do pólonorte ao equador estará influenciado pela rotação da Terra que gira abaixo dele.

O resultado final é que o objeto se desvia para oeste em relação ao seu destino pretendido. Para umobservador externo, na superfície terrestre, parece como se o objeto tivesse uma trajetória levementecurvada para o oeste. O efeito é mais pronunciado quanto mais próximo o objeto em movimento estiverdo equador. Do mesmo modo, um objeto movendo-se para o norte a partir do equador parecerá se desviarpara o leste.

A regra prática é que no hemisfério norte os objetos se desviam para o lado direito do sentido domovimento; no hemisfério sul, para o lado esquerdo.

O Pêndulo de Foucault

O Pêndulo de Foucault é, idealmente a combinação de um pêndulo simples oscilando na superfícieterrestre, acumulando a força de Coriolis, proporcionando a rotação, considerando o observador nasuperfície, do plano de oscilação do pêndulo.

Sendo este colocado no pólo norte, este giro seria de 360°, em 24hs de trabalho deste pêndulo. Nalatitude de Belo Horizonte, y = 19º55', deve-se considerar igual a ù = (360º/23h56min) a freqüência darotação da Terra sobre o eixo pólo-a-pólo, relativamente às estrelas fixas. Obtêm-se dois componentes: umvertical, de valor ù’ = ùsen(y); outro horizontal, de valor ù” = ùcos(y). Assim, ù

BH’ = 5º2'/h e ù

BH’’ = 14º21'/

h. O componente ùBH

” corresponde à inclinação do plano horizontal e pode ser relacionado, observacionalmente,à velocidade de deslocamento das estrelas que “passam” pelo firmamento no zênite. Para movimentos taiscomo o do ar na atmosfera ou o do prumo no pêndulo de Foucault, seu efeito é insignificante. Ignora-se essetermo na discussão que segue. O componente vertical ù

BH’ = 5º2'/h pode ser relacionado, observacionalmente,

à velocidade de deslocamento das estrelas no horizonte (o “pôr” das estrelas) e é importante para o estudo domovimento do plano de rotação do pêndulo de Foucault, sendo necessário 71h 30mim para a completaobservação.


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Desenho mecânico do mecanismo do pêndulo

O ângulo rotacionado pelo pêndulo em 1/2 do período “T” do movimento do pêndulo. Para oexemplo de um pêndulo liberado do descanso este é o ângulo teta “è” (extremamente exagerado), mostradona figura acima, e como pode ser visto que o diagrama o giro é o efeito líquido de duas forças, a força deCoriolis “F

c” e a força de restauração “F

r”, que age no prumo e que tende trazer-lo a sua posição do

equilíbrio.

Nota-se que a força de restauração sendo harmônica, isto é proporcional ao deslocamento doprumo, o ângulo teta será “è” = ½ T ù que é exatamente o ângulo com que o quarto girou no período de½ T!

Dito uma outra maneira, o único giro do plano de oscilação é o giro do quarto e foi assim queFoucault supôs corretamente: a sustentação do pêndulo não teria nenhum efeito, sendo exatamente o senoda latitude local.

Foucault a afirmação verdadeira para qualquer pêndulo, sendo a restauração harmônica, e se omovimento pêndulo não está restrito ao resultado da liberação descanso.

A força de restauração de nenhum pêndulo real não é exatamente harmônica e a diferença relativaentre a força restauração real e a força harmônica extrapolada das pequenas oscilações é proporcional aoquadrado do deslocamento angular do pêndulo do vertical.

Para manter uma amplitude razoável da oscilação, o pêndulo é projetado com um ângulo máximodo deslocamento aproximadamente de 5º; os pêndulos de museus podem operar com deslocamentos de 1ºou de menos e assim os efeitos anti-harmônicos descritos são menos importantes.

Um pêndulo com movimento como descrito acima é não uso para uma demonstração contínua darotação da Terra, mas diversas soluções simples ao problema são possíveis.

A solução adotada pela maioria dos museus é usar um pêndulo muito mais longo. Isto é porque odescolamento do período é diretamente proporcional a 3/2 do comprimento. Um pêndulo de umcomprimento de 25 m pôde ter um período de 1000 horas e em 8 horas, o efeito, seria visível, e provavelmentenão crítico.

Uma segunda solução é introduzir um anel de Charron. Este é um dispositivo formado por um anelde bronze onde a extremidade do pêndulo o toca em cada balanço. Idealmente o anel de Charron parariao pêndulo completamente e liberá-lo-ia então do descanso de modo que o movimento fosse outra vez oinicial.

Um anel tão ideal não afeta a rotação causada pela força de Coriolis no plano de oscilação,pois ela age somente quando o prumo estiver em movimento e produz a maioria de sua deflexãoquando a massa passa perto de sua posição do equilíbrio. Mas um anel real de Charron, entretanto,


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não pode parar o pêndulo, apenas retardá-lo através de uma combinação de forças do impacto e defricção. Agora se o prumo golpear o anel muito delicadamente, fricção entre o prumo e anel torna-se inadequado reduzindo substancialmente o movimento tangencial da massa. Se o prumo for feitopara golpear o anel muito forte em uma tentativa de realçar o movimento, então não se podegarantir que as forças do impacto, não causam uma deflexão da órbita, e sim dão uma contribuiçãoao pêndulo.

Agora, a descoberta experimental de H. R. Guindaste, em 1981, para eliminar esta necessidaderesidual da precisão, modifica somente a força para fazê-la harmônica na média. Este dispositivo pode serfeito muito simples: com um par de ímãs, um no prumo e um no ponto de equilíbrio do pêndulo. O valorpode ser ajustado mudando a separação do ímã.

O projeto Pêndulo de Foucault

1ª Etapa

A primeira etapa do projeto consistiu na montagem de um pêndulo de Foucault com 11m decomprimento e uma massa de 7 kg, sem a utilização de qualquer dispositivo de realimentação, para simplese puramente evidenciar o fato da rotação terrestre.

Realizado o prumo utilizando cimento branco e ferro triturado, usando como forma um conede sinalização, compactou-se essa massa homogênea obtendo, assim, um cone de 37cm de altura eraio da base maior de 17cm. Após cálculos, aqui suprimidos, para a determinação do seu centro demassa, fixou-se minuciosamente o fio de nylon, de espessura 2mm, para realizar a sustentação dopêndulo.

Fixado no teto do galpão, em construção na época da montagem, o que facilitou em muito ostestes, verificou-se o comprimento de 11m para o pêndulo. Marcado com ripas de madeira o plano inicialde oscilação do pêndulo, após deslocá-lo de sua posição de equilíbrio e preso através de um aro e por umfio de barbante amarrado à parede.

Depois de conseguir o repouso da massa, queimou-se o barbante em algum ponto de seucomprimento; sua tenacidade sendo diminuída, ele se rompe, o aro que circunscrevia o cone cai e opêndulo, obedecendo somente à força da gravidade, entra em movimento. Todo o movimento foidocumentado em VHS.

Estando em Belo Horizonte, a cada hora o pêndulo desviaria 5°2’, o tempo total de oscilação dopêndulo foi de quatro horas, apesar de sua amplitude já muito reduzida, podia-se observar a rotação de19°50’ no final do experimento, sendo a movimentação ideal de 20°8’, considerando fantástico talresultado.

Análise do Resultado

Fica retratado o fascínio indiscutível das pessoas que visitam e sente a manifestação, sem a adiçãode qualquer mecanismo, desta única prova na superfície da Terra, que ela gira em torno de si.

Observa-se durante a execução da movimentação do pêndulo a enorme dificuldade de colocar opêndulo em movimento sem aplicar qualquer força desnecessária e oblíqua ao plano normal de oscilação.

Rapidamente, em cerca de meia hora, é observável o fenômeno da rotação da Terra, porém paraa observação completa, é necessário adicionar dispositivos, como os citados acima, para manter opêndulo em atividade até completar 360°, o que levaria a manter-lo por 71h e 30mim na cidade de BeloHorizonte.


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2ª Etapa

Assim, inicia-se a segunda fase do projeto que consistiu na construção de um pêndulo com 3m decomprimento e 6kg de massa, sendo alimentado pelo sistema de Guindaste, já citado acima.

Utilizou-se um tripé de base rígida e firme suporte para a massa. Na base do prumo introduzimosum imã permanente e no solo um outro imã permanente sendo possível o ajuste de distância entre eles.

Após várias tentativas de ajustes, não se conseguiu obter um bom resultado para uma demonstraçãoprolongada.

Análise do resultado

A idéia de colocar um pêndulo de Foucault em exposição para visitação permanente é o fococentral de todo este trabalho. Porém a tentativa de colocar o objeto com realimentação constante foifrustrada devido ao curto espaço entre tentativas e obtenção de resultados positivos para apresentação.

Conseqüências do resultado

Tendo a consciência de que era necessário mostrar a simplicidade de um objeto que trás tamanhofascínio e que tal fato da rotação terrestre ser demonstrada por uma foto astronômica da Terra nos livrosde ciências, com seu total crédito e méritos, mas por quê não uma experiência do século XIX de tamanhanaturalidade visível!?

Esta questão promoveu um avanço incrível, trazendo como resultado a proposta do pêndulo deFoucault didático, com apenas 1,73m e realizando um giro artificial utilizando um motor elétrico e peçasrecicláveis em sua fácil montagem.

Hoje este objeto faz parte de uma série de projetos desenvolvidos no Laboratório Aberto de Ciência,Tecnologia, Educação e Arte (LACTEA) do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais(CEFET-MG), em constantes apresentações divulgando ciência, tecnologia, educação e arte.

Referências

ENCICLOPÉDIA MIRADOR INTERNACIONAL. Cidade: Editora, 1983.

MAGIE, W. Francis. A source book in physics. Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press,1963.

TIPPLER, Paul A. – Física.Vol. 4, 4º Ed


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CO-1-095

percepção espacial do objeto: um estudo de sombras

Cristina Leitea [[email protected]]Yassuko Hosoumeb [[email protected]]

a Doutoranda da Faculdade de Educação da Universidade de São Paulob Instituto de Física da Universidade de São Paulo

Introdução

Esse trabalho nasce no contexto das pesquisas em ensino de Astronomia. As dificuldades envolvidasno processo de compreensão das formas e tamanhos de objetos astronômicos, como a forma esférica daLua ou das estrelas ou os tamanhos relativos dos planetas do Sistema Solar, colocam em evidência aquestão da percepção humana e com ela a necessidade de elaboração de estratégias de ensino que propiciamconstruções corretas desses elementos.

Como se dá o processo de construção das formas de objetos, por exemplo, como aprendemos queuma bola de futebol é uma esfera e não um disco, um cone, ou um elipsóide, se quando olhamos em nossafrente enxergamos apenas a sua projeção em um plano frontal? Ao olharmos para uma bola, a reconhecemosde outras tantas vezes que vimos e/ou tocamos. Assim, a percepção da forma de uma bola é composta porvárias imagens. O reconhecimento de esfera é obtido quando todas as imagens caracterizam-se comodiscos e, compreendendo que a esfera corresponde a imagens de discos vistos de diferentes ângulos.

Nesse sentido, uma observação ingênua, ou seja, composta por uma única imagem dos objetosastronômicos, por exemplo, não possibilita a construção tridimensional deles. Observar uma única imagemdo Sol, dos planetas, das estrelas ou da Lua, indica apenas a forma plana. Dizer que esta forma correspondeao disco é uma conclusão apressada feita ingenuamente por muitos. Pela distância e devido ao vagarosomovimento (comparado ao tempo de observação), torna-se difícil o reconhecimento do movimento e, portanto, o reconhecimento de várias imagens, para então, compô-las e formar uma imagem tridimensional.Sendo assim, a compreensão espacial desses objetos torna-se uma tarefa difícil. É necessário aprender aconstruí-la.

A identificação dessas dificuldades na construção de imagens tridimensionais de objetosastronômicos, em professores de Ciências do ensino fundamental, levou-nos a elaborar uma atividade que,inserido no estudo de Astronomia, facilitaria a compreensão das formas, dos tamanhos e dos movimentosdos objetos do Sistema Solar. Tal atividade centrou-me no estudo de sombras, projetados em tela, pordiferentes objetos sólidos como esferas, cones, cilindros etc, de diferentes posições e de diferentes distâncias.Uma análise, ainda que parcial e exploratória, indica uma relação positiva entre os processos envolvidosna análise de sombras da atividade e das sombras em fenômenos astronômicos, como eclipses, fases daLua etc.

Formas de objetos – uma questão de ensino-aprendizagem

Um fator importante na análise das formas é a compreensão da maneira como ocorre a percepção.Ela é feita através de três fatores: Fisiológico – relacionado aos sentidos; Mental – memória; e psicológico– criação e interpretação. Essas três formas de percepção possuem uma relação imbricada, de tal modoque se modificam à medida que se relacionam. Através da vivência podemos obter uma ampliação danossa capacidade de percepção, pois é por meio dela que iremos fazer maior número de ligações entre asformas de perceber o mundo CARVAJAL (1991).


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Desta forma, os elementos que incorporamos em nossa concepção são aqueles que conseguimosreconhecer devido a nossa experiência pessoal, ou seja, aquilo que de certa forma conhecemos. Observarum objeto e reconhecê-lo como uma bola de futebol (fator psicológico) através de uma única imagem, sóé possível se a reconhecemos através da memória de outras imagens (fator mental), sejam elas construídasatravés do olhar e/ou do toque (fator fisiológico). Assim, os três fatores estão envolvidos: ver, reconhecere interpretar.

Uma outra questão que nos parece fundamental na discussão da forma dos objetos é o conceito dedimensão. Nesse sentido, vale a pena ressaltar o caráter de construção da terceira dimensão, a profundidade.É através da possibilidade de movimentação do homem e/ou de sua experiência táctil e recorrendo semprea sua memória, que seria possível “observar” a profundidade de um objeto. Quando “vemos” um objeto,o percebemos em apenas duas dimensões, para cima e para baixo, para esquerda e para a direita, porémsua profundidade só é obtida a partir do momento em que o observamos por completo, e então oreconhecemos como o mesmo objeto, visto de diferentes ângulos, ou seja, em três dimensões. Essa percepçãotorna-se tão automática que a tomamos como natural, esquecendo-nos de seu caráter de construção(ROBILOTTA, 1985).

Desta forma, é através da nossa capacidade de locomoção e da memória (reconhecimento) queconstruímos a dimensão da profundidade do objeto, ou seja, a noção de terceira dimensão como profundidadeé uma síntese das visões particulares. Ver uma casa e reconhecê-la em três dimensões significa tê-la vistoem sua totalidade anteriormente, termos caminhado a sua volta, então a junção das partes forma o todo dacasa.

Observamos objetos no céu apenas bidimensionalmente. Para um observador experiente, conscientedos movimentos de rotação dos objetos celestes e de nosso movimento em torno do Sol, a conservação daforma aparente de disco do objeto, após um giro completo, é o que fornece a imagem de uma esfera.Sendo impossível que cada um de nós passeie pelo Universo, e a visão que temos desses objetos celeste éconstruída de um ponto fixo na Terra, temos que observar seus movimentos para que enxerguemos suaterceira dimensão1. O Sol, por exemplo, além de ele próprio realizar movimento de rotação, a Terra realizaum movimento completo em torno dele no período de um ano. A forma que ele nos mostra é sempre de umdisco, o que resultaria na composição uma esfera. No caso da Lua, não conseguirmos observá-la porcompleto, ela possui um sincronismo entre movimento de rotação e translação em torno da Terra,impossibilitando-nos de observar uma parte dela. Apesar disso é possível concluir sobre sua esfericidadeanalisando as formas aparentes de suas fases.

A construção da terceira dimensão é tão automática que se tornou ‘natural’, esquecemo-nos, porémque mesmo esse tipo de representação e percepção do espaço também é cultural, afinal o espaço possui ndimensões, restringi-lo a três e fixá-los em direita e esquerda, para cima e para baixo e para dentro e parafora é essencialmente um ato cultural e reducionista. A percepção do espaço e dos objetos nele contidoprecisa levar em conta, ainda, fatores de diferentes naturezas como, por exemplo, a cor, o cheiro, atemperatura. Fatores perceptíveis através dos sentidos. Além desses, há também, percepções de naturezapsicológica como, por exemplo, as lembranças/associações remetidas ao observar algo.

Assim, parece adequada a problemática sugerida por CARVAJAL (1991), ao descrever que “Umdos aspectos mais sugestivos da problemática que analisamos é o das relações espaciais existentes entreo que o homem vê, o que é visto e a representação de qualquer destas coisas”. Desta forma, podemosperceber uma complexidade decorrente tanto na observação, quanto na relação entre observação e oregistro.

1 Estamos excluindo a Lua, pois ela não nos mostra todas as suas faces e, além disso, está sempre mudando sua forma aparente, atravésde suas fases.


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Representações espaciais de objetos da Astronomia: o contexto da problemática

A maioria dos trabalhos sobre as concepções tanto dos alunos como dos professores sobre elementose fenômenos da Astronomia é feita através de respostas a questionários, representações de desenhos eentrevistas baseadas em perguntas e respostas. Em geral, em todos esses procedimentos metodológicos,comparecem apenas descrições e representações bidimensionais. Essa característica de bidimensionalidadedas representações do material de análise não possibilita fazer inferências sobre formas dos objetosastronômicos e da estruturação espacial do Universo concebidos pelos participantes das pesquisas.

Num trabalho de mestrado (LEITE, 2002), sobre os modos de pensar os objetos da Astronomia,realizada com uma amostra de dezessete professores de Ciências da rede pública de ensino de São Paulo,essa limitação dos dados bidimensionais é superada pelo uso de uma metodologia, na qual os professoresrepresentam os objetos astronômicos através de corpos volumétricos e os estruturam espacialmente.

Nessa metodologia solicitou-se que o professor-participante observasse algumas sombras dediferentes objetos e procurasse reconhecê-los através da composição de várias imagens do mesmo objeto.

Os resultados dessa pesquisa indicam um número significativo de professores, representando aTerra como um objeto plano. O Sol, a Lua e as estrelas também são representados diversas vezes na formaplana. Alguns representam a Terra na forma esférica, porém com um exagerado achatamento em seuspólos. Este dado, como mostra a pesquisa, se de um lado remete ao livro didático, devido sua forteindicação do achatamento dos pólos da Terra, por outro remete a necessidade de um local plano para amorada do homem. Assim, parece haver um casamento entre um conhecimento apreendido e umanecessidade de adequação espacial. Houve, ainda, representações da Terra na forma esférica.

Verifica-se, ainda que, uma interpretação dos objetos celestes como planos, implica numa concepçãode Universo também plana, e restrita ao Sistema Solar. Essa concepção acarreta implicitamente umadificuldade na explicação dos fenômenos (dia e noite, estações do ano e eclipses).

É preciso sinalizar que verificar e compreender a existência de dificuldades inerentes na percepçãodo espaço é apenas o primeiro passo em direção a solução desta problemática. O passo seguinte sugere aindicação de uma proposta para, se não solucionar, ao menos sinalizar, a ingenuidade existente nestapercepção. Desta forma, criamos uma atividade para desenvolver a percepção espacial e, principalmentemostrar que uma imagem é formada pela composição de diferentes partes desta.

As atividades com sombras

Ao olharmos para o céu observamos os astros na forma plana. Dificilmente observamos seumovimento e não temos a possibilidade de tocá-los, desta forma, vemos apenas uma projeção dos astros.Observar uma projeção em forma de disco não significa que este objeto seja um disco, ele pode ser umcone, uma esfera, entre outros.

Na intenção de mostrar que a primeira aparência de um objeto não permite concluir sobre a formado mesmo, criamos uma atividade pedagógica utilizando as sombras como estratégia principal. A sombrade um objeto é uma projeção do mesmo e, desta forma, é plana. Observar apenas uma única sombra éinsuficiente para compreender a forma do objeto. É necessária a composição de várias sombras do objetopara uma interpretação tridimensional do mesmo. Por exemplo, a sombra de um cone pode ser um disco,um triângulo ou triângulo de base circular de várias alturas.

Considerando as dificuldades inerentes na construção da dimensão profundidade, criamos a atividadede sombras procurando construir a terceira dimensão dos objetos a partir de sucessivas partes do mesmoe, principalmente, mostrar que uma única imagem do objeto impossibilita uma análise conclusiva sobre aforma do mesmo. A atividade procura, na medida do possível, simular, do ponto de vista da forma aparente,a observação dos objetos celestes.


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Desenvolvimento da Experiência

Para realizar a experiência construímos uma caixa com fundo vazado e frente coberta com papelmanteiga (local das projeções). Veja a FOTO 1.

Lançamos uso de uma luminária com lâmpada espelhada para concentrar e direcionar o feixe de luz.

Reunimos vários conjuntos de objetos na qual ocorre semelhança de projeção, como por exemplo:cone, disco e esfera.

A atividade consiste em colocar um objeto a frente da lâmpada, projetando no papel manteiga epedir para que tentem identificar que objeto é aquele.

(FOTO 1: retirada do lado contrário ao do observador)

Após algum tempo de análise dos participantes sobre a primeira projeção, movimentamos o objeto,e pedimos para eles comentarem sobre o que observavam. Movimentamos o objeto de tal forma que elespoderiam compreender o todo.

Uma dica é colocar o objeto fixo a um suporte, pois, caso os participantes vejam a maneira com que oprofessor manuseia o objeto, isto pode dar indicações da forma deste objeto e, o foco deve estar apenas no objeto.

Resultados e algumas considerações

No momento da execução desta atividade foi possível verificar que os professores rapidamenteentendem que a identificação do objeto é feita através da composição das imagens. Logo no início elestentam adivinhar a forma do objeto com uma única imagem. Para a esfera, por exemplo, o chute fornecidopelos professores era de disco, não haviam outras possibilidades. Na medida em que o objeto se movia,eles faziam outras tentativas. Na análise dos objetos seguintes eles tornavam-se mais cuidadosos: sóarriscavam após alguns movimentos realizados pelos objetos e, mesmo assim começavam a admitir outrashipóteses, quando não haviam observado o objeto como um todo.

A experiência mostrou que os professores tentam, inicialmente, inferir a forma do objeto a partirde uma única sombra. À medida que movimentávamos o objeto, apresentando outras projeções, osprofessores passavam a perceber a necessidade de observar várias sombras e compô-las para, então,concluir sobre a forma do mesmo, e, no início se surpreendiam com a forma real.


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O cuidado relacionado as conclusões precipitadas das formas dos objetos parece mostrar que estetipo de atividade pode ser apropriada para a construção da tridimensionalidade dos objetos astronômicos.Objetos esses que, do ponto de vista da observação, assemelham-se aos do estudo das sombras.

Nesse sentido, a atividade de sombras, parece ter dado conta de, não apenas indicar que uma únicaimagem é insuficiente para uma conclusão sobre a forma do objeto, como serviu de extrapolação para ocaso dos objetos astronômicos.

Como continuidade pretendemos aprofundar nas questões da percepção humana e realizar estaatividade com outros professores para verificar se, de fato, os resultados preliminares desse trabalho seconfirmam, ou seja, se ela é uma boa estratégia para a construção da imagem tridimensional dos objetosastronômicos. Iremos, ainda, criar outras estratégias para o desenvolvimento da percepção espacial dosobjetos astronômicos.

referências bibliográficas

BISCH, S.M. (1998). Astronomia no 1º grau: Natureza e Conteúdo do Conhecimento de Estudantes eProfessores. Tese de doutorado, São Paulo: FEUSP.

BOCZKO, R. (1984). Conceitos de Astronomia. São Paulo: Blücher.

CARVAJAL (1991). Perspectiva: um modo de representar o espaço. Tese de doutorado, São Paulo: ECA-USP.

FRIAÇA, A.C.S., et all. (2000). “Astronomia uma visão geral do Universo”. São Paulo: EDUSP.

LEITE (2002). Os professores de ciências e suas formas de pensar a astronomia. Dissertação de mestrado,São Paulo: IFUSP/FEUSP.

ROBILOTTA (1985). O espaço na/da natureza da/na física, São Paulo: IFUSP.


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Pilhas e circuitos: estudantes e futuros professoresinvestigando suas idéias prévias

Rabaiolli, Geverson Luisa [[email protected]] Kochem, Lisandra Mariab [[email protected]]

Weber, Luciana Carolinec [[email protected]]

aUNIVATES - Centro UniversitáriobUNIVATES - Centro UniversitáriocUNIVATES - Centro Universitário

Este trabalho consiste em um relato da nossa vivência em um curso de formação de professoresnas aulas de Laboratório de Ensino III, disciplina do 5º semestre do curso de Ciências Exatas, habilitaçãointegrada em Química, Matemática e Física do Centro Universitário UNIVATES, situado na cidade deLajeado, no estado do Rio Grande do Sul, Brasil.

Esta disciplina ocorreu em forma de curso de extensão para estudantes de Ensino Médio, no 1ºsemestre de 2002, na qual se matricularam 32 alunos oriundos de diversas escolas da região, que foramorientados por 14 licenciandos.

O desafio era desenvolver aulas diferentes sobre o tema “Pilhas e Circuitos”, nas quais os alunosdeveriam ser agentes de seu próprio aprendizado e crescimento, partindo de suas idéias e contrastando-ascom experiências e debates realizados em pequenos grupos. A função dos licenciandos era incentivá-los eorientá-los para isso.

Em um primeiro momento os licenciandos planejaram as aulas de maneira que o tema integrasse astrês áreas que o curso de Ciências Exatas abrange: Química, Matemática e Física. Iniciado o curso deextensão, aplicou-se um questionário investigando os conceitos que os alunos tinham sobre pilhas e circuitos,o que esperavam deste curso de extensão e quais as suas curiosidades sobre o tema proposto. Sobre aquestão das curiosidades, houve muitas sugestões e, a partir dessas idéias, passou-se a desenvolver maisatividades. Essas atividades eram essencialmente práticas, envolvendo os alunos constantemente, melhorandoseus conhecimentos e modificando muitos de seus conceitos anteriores. Tinha-se como foco principal osinteresses dos alunos e a falta de cobrança do domínio conceitual.

Durante o desenvolver da primeira atividade proposta, que era a de responder algumas questõespara saber o que os alunos ali presentes pensavam sobre o curso e sobre o conteúdo a ser abordado,observou-se que eles apresentavam muitas dificuldades em expor as suas concepções. Não aceitavam quesuas idéias poderiam ser importantes para a sua própria aprendizagem, pois estavam fortemente ligados aum sistema de ensino que os avaliava simplesmente pela reprodução impensada de conceitos. Por issoprejudicaram-se no momento de pôr no papel suas idéias, uma vez que acreditavam que as mesmas estariamincorretas por não estarem consultando livros e decorando conceitos.

Após uma conversa esclarecedora dos licenciandos com os alunos, que expuseram o objetivo docurso que não era avaliar a quantidade de conteúdo memorizado, mas sim desenvolver a capacidade derelacionar o tema a ser estudado e o cotidiano envolvendo seus conceitos, conseguiu-se que os alunosexpusessem suas idéias.

Antes de cada atividade aplicávamos um questionário para coletar as idéias que os alunosapresentavam sobre o tema a ser estudado. A partir daí, desenvolvíamos nossas atividades. A turma, porescolha própria, dividiu-se em pequenos grupos onde dispunham de materiais necessários para construir


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experimentos que os auxiliavam a definir se suas idéias estavam ou não compatíveis com o que de fatoocorria. Os alunos testavam as respostas dadas às questões do próprio questionário que haviam respondidoinicialmente, para contrapor o que pensavam com o que observavam na realização das experiências,reformulando, se necessário, suas respostas anteriores. Após algumas experiências e discussões do grupo,realizava-se debate em grande grupo, no qual cada um relatava o ocorrido e tentava encontrar um conceito,uma resposta para as questões. –Deixa-se claro que os licenciandos não davam respostas, não haviarespostas certas ou erradas! Quando um aluno questionava, o licenciando respondia com outra perguntaque orientava o aluno a pesquisar, a fazer mais uma vez o experimento, a debater com colegas, até chegara uma conclusão, ao seu próprio conceito.

Não era deixada a aula tornar-se monótona. Se algum assunto proposto fosse chato, que nãointeressava ao grupo, passávamos adiante. Adaptávamos as aulas aos interesses dos alunos, seguindo,claro, o tema do curso: Pilhas e Circuitos.

Para desenvolver a pesquisa, lançávamos questões-desafio para os alunos. Eram questões do dia-a-dia, às quais geralmente não se dá muita importância, e isso fez com que eles se empenhassem;pesquisassem com os familiares, vizinhos, e muitos até procuraram profissionais da área para encontraralguma resposta e apresentar ao grande grupo na aula seguinte.

Como esse curso era nossa primeira experiência como professores, estávamos um pouco apreensivos,pois nós também não tínhamos o domínio total do conteúdo. Quando preparávamos as aulas, pesquisávamossobre o assunto a fim de sanar nossas lacunas de conhecimento sobre o assunto. Mas como nossas aulaseram flexíveis, muitas vezes, o que havíamos programado para trabalhar tomava outra direção. Entãoacabávamos por aprender junto com os alunos, pesquisando ou questionando, aprendendo com suas idéias,com seus questionamentos.

Com o decorrer das aulas, percebemos que não era tão difícil seguir esta metodologia de ensino,pois não éramos obrigados a dar respostas/conceitos prontos, uma vez que eram os alunos que tinham quechegar às suas próprias conclusões. Nosso papel era orientá-los para que isto acontecesse. No caso desurgir dúvidas com os questionamentos dos alunos, as lançávamos como questão-desafio para eles, ouesclarecíamos com os colegas licenciandos, ou ainda com os coordenadores da disciplina.

Alguns dos alunos participantes do curso desistiram ao longo do semestre, pois não se adaptaramao método de ensino diferenciado do que estavam acostumados em sala de aula. Os mesmos chegaram aténós querendo tudo pronto, saber qual a resposta exata para as questões que propomos e que iriam “cair novestibular”. Não estavam preparados para uma aula diferente em que eles colocavam seus interesses e elespróprios eram quem buscava as respostas que eram apresentadas nos debates. Os licenciandos faziam umfechamento destes momentos, fazendo colocações para complementar as apresentações e organizandoessas idéias para que cada um formulasse sua própria resposta para suas dúvidas.

Inicialmente ficamos um pouco receosos com o modelo didático que estava sendo aplicado, masdurante o curso e principalmente no final, segundo alguns relatos feitos pelos alunos, constatamos que amaneira com que o curso foi conduzido fez com que eles desenvolvessem o senso crítico no dia-a-dia,questionando principalmente seus professores, não aceitando simplesmente o que eles já traziam pronto,estruturado. Ou seja, esta disciplina foi um grande aprendizado para os alunos do Ensino Médio eprincipalmente para os licenciandos que ministraram as aulas!

Aqui citamos alguns depoimentos de alunos:

- “Nós reclamávamos muito porque eles não nos davam a resposta. Agora vemos que assimaprendemos muito, pois se eles nos dessem a resposta nós só iríamos saber na hora e depoissairíamos sem ter aprendido nada. Assim, agora, temos mais conhecimento sobre pilhas ecircuitos”.


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- “Com este curso alcancei tudo o que eu esperava, claro que saí com dúvidas, mas isso é umindício de que não há limites para o aprendizado.

- “Aprendi a questionar mais os professores e a não aceitar tudo o que traziam pronto.

Esses depoimentos retratam bem a avaliação que os alunos fizeram do “curso, e é fácil perceberque a avaliação foi positiva. Estamos conscientes de que a situação favoreceu, afinal só se matricularamalunos que demonstraram interesse pelo assunto, o que os fez evoluir. Mas, se fosse numa escola onde oprofessor tem um conteúdo/programa determinado, funcionaria? E se o professor “adaptasse” com práticas,experiências, pesquisas esses conteúdos? Dá trabalho? Dá.... Vale a pena? Vale....


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Precessão dos equinócios: um modelo didático

Marcelo Eduardo Fonseca Teixeira 1 [[email protected]]Fabiana Marques Costa 1 [[email protected]]

Eugenio Maria de França Ramos 2 [[email protected]]

1 Licenciatura em Física – Instituto de Geociências e Ciências Exatas – UNESP – Campus de Rio Claro2 Departamento de Educação – Instituto de Biociências – UNESP – Campus de Rio Claro

Resumo

Apresentamos neste trabalho um modelo de planetário elaborado com um mecanismo que permitevisualizar a precessão do eixo terrestre. A utilização didática deste modelo torna esta temáticaacessível para discussão com alunos – do nível de graduação, médio e, até mesmo, fundamental– e professores que trabalham com astronomia nestes níveis de ensino.

Com a construção do equipamento e o aprofundamento teórico deste tópico destacamos tambémaspectos ligados à construção do conhecimento decorrente da construção de equipamentosdidáticos. Neste sentido percebemos uma ligação importante do desenvolvimento de atividades emateriais didáticos com a formação permanente do professor.

I – Introdução

A precessão dos equinócios é um fenômeno astronômico de difícil observação cotidiana dada àlonga duração do período em que ocorre - cerca de 25.800 anos1 - comparado ao tempo de vida de cadapessoa.

Trata-se de um movimento, realizado pelo planeta Terra, no qualo eixo de rotação desloca-se descrevendo um cone, como um pião que seequilibra em sua ponta enquanto gira.

As implicações são significativas. Seus efeitos são observados nasmedições astronômicas (sobretudo na astronomia de posição) e exige umacorreção na medida do intervalo de um ano a fim de evitar-se uma interferência,em longo prazo, no calendário civil.

A Esfera Celeste

Para um observador situado na superfície terrestre pode-se descrevero posicionamento dos astros no céu por meio de uma origem situada noplaneta Terra, com os corpos celestes ocupando lugares em torno desteobservador e localizados em uma esfera imaginária com centro coincidentecom a origem. A essa esfera dá-se o nome de Esfera Celeste, como

representado na figura 1.

1 A medida do intervalo de tempo deste ano corresponde ao período de 365,242199 dias solares médios

figura 1Representação da Esfera

Celesteao redor da Terra


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A esfera imaginada é bi-secionada por dois planos como indicado na figura 2. O primeiro representadona horizontal2 trata-se do plano da órbita terrestre, também chamado de plano da eclíptica. O segundo,inclinado em relação ao primeiro em 23º27’, é o plano do equador celeste, cortando o planeta exatamenteem seu paralelo central, o equador.

O ângulo de 23º27’ formado entre estes dois planos é chamadodeObliqüidade da Eclíptica, aqui designado pela letra e(fig.2), e podeser observado entre os eixos perpendiculares aos planos da eclíptica eequador celeste, sendo chamados de eixo da eclíptica e terrestrerespectivamente.

Tais planos têm suas circunferências mais externas encontrando-seem dois pontos diametralmente opostos. São eles conhecidos como primeiroponto de Áries ou ponto vernal, representado através de ^ð e ponto deLibra, tendo dð como seu ícone. Estes pontos representam o momento emque ocorrem os equinócios de outono, em 20 ou 21 e março, e de primaveraem 22 ou 23 de setembro3, quando observados no Hemisfério Sul.

O equinócio de outono (^ð) no Hemisfério Sul é formalmenteanunciado como sendo o instante em que o Sol, em seu caminhoaparente através da eclíptica, vindo do Sul rumo ao Norte encontra oplano do equador celeste.

O estudo do movimento do ponto vernal (^ð), também chamada de precessão dos equinócios, é o temacentral deste trabalho. Os registros das observações astronômicas mostraram que a posição de ð não é fixa emrelação às estrelas, apresentando uma pequena variação ano após ano.

A Causa da Precessão

Se a terra fosse perfeitamente esférica, com distribuição uniforme de massa e também tendocoincidentes os planos da eclíptica e seu centro de massa e o plano da órbita lunar, o resultado da interação

figura 3Elementos da precessão de um pião: (a) O momento angular L, o peso P = mg e o raio vetor r que localiza o centrode massa CM; (b) esquema com a decomposição do peso em suas componentes ortogonais; (c) o produto vetorial r x

P que define o torque .

2 É comum encontrar nos livros de astronomia o plano da eclíptica inclinado em relação ao equador celeste, ocupando este, a posiçãohorizontal. Optamos pela mudança neste artigo para melhor visualização do fenômeno da precessão dos equinócios.

3 Estas datas apresentadas são na verdade muito próximas da passagem do equinócio, coincidindo na maioria das vezes. Isto se deve aofato do período do ano não ser um múltiplo inteiro do número de dias.

figura 2

Elementos de referência da Esfera

Celeste


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das forças gravitacionais atuantes entre o Sol e a Terra, bem como a contribuição lunar, estaria locada emum mesmo plano, atuando no centro gravitacional do planeta, não ocasionando, portanto, a formação debinário de forças algum. No entanto, a não uniformidade do planeta dá lugar a uma força resultante em umponto não coincidente com o centro do planeta posicionado na eclíptica.

Além disso, ocorre que o planeta possui movimento próprio de rotação. A grandeza físicarepresentativa deste movimento, o momento angular, associada ao torque produzido pela força gravitacionalfaz com que a Terra comporte-se como um pião lançado ao solo.

Um pião que gira com seu eixo inclinado na presença de um campo gravitacional leva algum tempopara deitar-se completamente ao solo conforme sua velocidade de rotação diminui. O que permite ao piãogirar em torno do seu próprio eixo sem cair durante algum tempo é o momento angular (L). O momentoangular tem natureza conservativa e vetorial (figura 3.a). O vetor que o representa é perpendicular aoplano de rotação do pião, inclinado em relação ao solo. Por se tratar de uma grandeza conservativa, estevetor tende a não mudar suas características (direção, sentido e magnitude). Ocorre, entretanto, que oeixo principal do pião, no qual se encontra o vetor momento angular, descreve um círculo. Embora istopareça conflitante com a Lei de Conservação do momento angular, este movimento surge em função daatração gravitacional que a Terra faz no pião (mg na fig 3.b). Sendo o eixo do pião inclinado em relação àsuperfície terrestre, a força peso forma um determinado ângulo com este (qð). Desta configuração surgeum torque ( tð na figura 3.c) que será responsável pelo movimento do eixo do pião em torno de umacircunferência em sua extremidade livre. Este movimento circular do eixo do pião é chamado de precessão

A Terra, de modo análogo ao pião4, possui momento angular decorrente de seu movimento derotação, sofrendo o torque provocado pelas forças gravitacionais do Sol5. Isto resulta no movimento deprecessão de seu eixo, podendo também ser observado no deslocamento de ^ð para oeste a uma razão de50,2” ao ano. A figura 4 ilustra o torque aplicado ao planeta Terra em duas ocasiões. A primeira em umasituação hipotética nos dias atuais (fig.4-a) e outra situação prevista para daqui a cerca de 13000 anos(fig.4-b). As figuras 5a – 5d ilustram este deslocamento do ponto vernal registrados em intervalos deaproximadamente 3250 anos.

4 O ponto de apoio do pião é o chão onde origina o raio vetor r, no caso da Terra, o raio vetor tem origem em seu centro por estar este noplano da eclíptica.

5 A força gravitacional da Lua, da mesma forma que o sol, também produz um torque que influencia na variação do momento angular.Aqui tal explanação foi omitida para simplificar o modelo.


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Figura 4Posição do eixo terrrestre em 2003 (a) e em, aproximadamente, 15.003 (b)

Figura 5Ilustração de várias posições do ponto vernal em intervalos de 3250 anos

O ano sideral e o ano trópico

O deslocamento do eixo terrestre no movimento de precessão pode ter implicações sensíveis,dependendo do calendário que se adota.

Quando um observador situado na Terra mede o intervalo de tempo decorrido entre duas passagenssucessivas pelo Sol no ponto vernal, registra-se um período equivalente a um ano. Este ano, chamado deano tropical devido ao fato da posição aparente do Sol sofrer um deslocamento compreendido entre osparalelos de Capricórnio e Câncer, equivale a 365,2422 dias solares médios. Entretanto, como decorrênciado fenômeno de precessão, o ponto vernal tem ano após ano sua posição alterada nos já citados 50,2segundos de arco, fazendo com que o Sol, visto por tal observador, complete o ano antes de terminar avolta completa. Este término do ano antes que o astro complete esta volta (figura de referência) na trajetória


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ABCD, atingindo novamente o ponto A, compreende uma diferença de tempo de cerca de 21 minutos acada ciclo. Ao tempo gasto no ciclo completo, na trajetória ABCD, dá-se o nome de ano sideral, e seuperíodo é de 365,2564 dias solares médios, tempo gasto que perfaz a soma de 365,2422 dias solaresmédios (ano tropical) e os 21 minutos da diferença compreendida entre as duas medidas.

Figura 5 - Movimento anual do ponto vernal

Nosso calendário é regido pela medida do ano tropical. Desta forma o dia 21 de março estarásempre atrelado ao equinócio de outono permitindo que as estações do ano não sofram um deslocamentoao longo dos séculos. No entanto, as constelações características destas estações (como exemplos, escorpiãono inverno e órion no verão), sofrem uma gradativa mudança de posição tendo alteradas suas coordenadasastronômicas. Uma observação interessante é que eventualmente se nosso calendário fosse regido peloano sideral, o oposto ocorreria, e então observaríamos as constelações características sempre associadasàs estações e estas por sua vez deslocando-se através dos meses. Se assim fosse, daqui a cerca de 13000anos teríamos o inverno em pleno dezembro.

II – O processo de construção do planetário

Este projeto teve início a partir de uma atividade da disciplina Prática de Ensino de Física, do cursode Licenciatura em Física, no ano de 2002, como uma proposta de construção de material didáticoexperimental. Pretendia-se, a princípio, mostrar os movimentos realizados pelo planeta Terra por meio deuma simples simulação. O Sol na idéia original era representado simplesmente por uma lanterna e nossoplaneta Terra seria manualmente colocado em pontos diferentes de uma órbita traçada previamente aoredor da lanterna-Sol.

O aprimoramento da idéia se deu diante da possibilidade de se montar um pequeno planetárioaproveitando material descartado encontrado geralmente em ferro velho ou “lixões” da cidade de RioClaro. Materiais como motores, restos de madeira e acrílico, canos de PVC, latas, borrachas, tarugos denylon, fios de equipamentos elétricos e até mesmo componentes eletrônicos podem ser encontrados emferros velhos, ainda em boa qualidade de uso, com a necessidade de pequenos consertos ou adaptações.Essas sobras, comumente chamadas de sucatas ou lixo, tornaram possível a construção de um modelomecânico em que se pode mostrar os movimentos de rotação, translação, precessão dos equinócios etambém a translação da Lua ao redor da Terra.


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Fotografia 1 - Modelo de Planetário Didático

O conjunto do modelo didático pode ser visto na fotografia 1. Em uma posição central encontra-se o Sol, como pode ser visto na fotografia 2 (b). Vinculado ao Sol por um braço de metal fica o conjuntoTerra – Lua, como pode ser visto na figura 2 (a).

Há três motores que fazem o conjunto funcionar. Um deles promove a rotação central de todo oconjunto, simulando o movimento de translação da Terra ao redor da Lua (fotografia 3). Um segundomotor, logo abaixo do globo terrestre, promove a rotação da Terra em torno de seu próprio eixo (simulandoo movimento de rotação diário) e, com o auxílio de uma conjunto de polias, o movimento da Lua em tornoda Terra (fotografia 4).

Por fim, um terceiro motor, situado no braço metálico (fotografia 5), promove o movimento doconjunto Terra – Lua, que se encontra inclinado em relação ao plano da “eclíptica”, isto é, o plano dobraço metálico de sustentação, simulando o movimento de precessão do eixo terrestre, que procuramosdestacar neste trabalho.


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Fotografia 2 - Detalhe do Planetário, indicando a representação da Terra, da Lua e do Sol.


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Dentro da base do conjunto (fotografia 3a), encontra-se o conjunto do motor que simula o movimento de translação daTerra em torno do Sol (fotografia 3b). No detalhe (fotografia 3c) aparecem o motor e a caixa de redução do movimento.

O motor aqui utilizado é do mecanismo de um limpador de para-brisas de um carro.

Com o auxílio de um painel de controle é possível acionar os motores que:

• movimentam o conjunto Terra-Lua em torno do Sol, representando o movimento anual detranslação da Terra,

• movimentam a Terra, representando a rotação diária sobre seu eixo, e movimentam a Lua emtorno da Terra, representando as lunações;

• um motor que movimenta o eixo terrestre o que possibilita representar a precessão dos equinócios.


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Fotografia 4O conjunto Terra – Lua (fotografia 4a e 4b), compreende um motor e dois conjuntos de polia, que possibilitam simular

o movimento de rotação do globo terrestre o movimento lunar. Na fotografia 4c é possível ver o motor e os doisconjuntos de polias. O motor em questão foi retirado de um vídeo-cassete.


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Fotografia 5O mecanismo responsável por simular o movimento de precessão do eixo terrestre é formado por um motor de passo(retirado de leitor de disquetes de 5 ¼”) situado abaixo do braço de sustentação do conjunto Terra- Lua (fotografias5a e 5b). Este motor com o auxílio de polias – uma das quais reaproveitada de um cabeçote de vídeo-cassete – gira abase do conjunto Terra-Lua (fotografias 5c e 5d). É importante notar que o plano do conjunto Terra – Lua encontra-seinclinado em relação a haste metálica, que une este ao centro do planetário, e que é paralelo ao plano da eclíptica do

nosso modelo.

Como a construção evoluiu

O modelo, tal como se apresenta no momento, decorreu da evolução de idéias que partiram dasimples representação estática para um modelo dinâmico, conforme o amadurecimento do conhecimentotécnico da montagem e dos materiais que se mostravam disponíveis. Ou seja, o modelo não foi projetadoinicialmente no papel para então ser simplesmente fabricado. A cada nova tentativa, o sistema era repensadoe aprimorado de modo a atender às necessidades da proposta.

A operacionalização se deu em três etapas.

1ª - montagem do sistema Terra – Lua, com a rotação da Terra e Translação da Lua independentesde modo a não deixar a Lua sempre sobre o mesmo ponto em relação à Terra.

2ª - montagem do sistema Sol – Terra, com as devidas conexões que permitissem uma ligação dosistema Terra – Lua e também receber um motor para ajuste da precessão.

3ª - montagem do sistema de precessão.


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Para a realização da primeira etapa (representação da rotação diária da Terra) foi necessário acharum motor que pudesse dar conta da rotação de uma esfera representando a Terra. Numa primeira tentativafoi utilizado um pequeno motor de brinquedo, que embora permitisse a realização do movimento, o faziacom velocidade elevada demais, mesmo utilizando uma caixa de redução. A solução foi achar um motorque tivesse mais torque com freqüência de rotação mais baixa. Esse motor utilizado foi retirado de umventilador utilizado em ar condicionado. Por ser mais robusto, fez com que a peça adquirisse uma massagrande para a proporção do sistema. Essa no valor de 1,5 kg exigiu uma haste rígida que não sofresseflexão e um contrapeso de chumbo para auxiliar no equilíbrio do momento das forças que atuam na haste,reduzindo a tensão a que está submetido o parafuso que prende esta ao eixo central. Mesmo assim osistema mostrou-se instável. Seguiu-se então a terceira tentativa, esta última, em que as peças que sustentamas polias bem como essas, embora reaproveitadas de refugos de material sucateado, foram submetidas aum processo de usinagem permitindo receber um motor menor, retirado de um vídeo cassete que pode sercontrolado através de um sistema eletrônico PWM (pulse width modulation) que modula o período dosinal enviado ao motor, sendo capaz de manter seu torque mesmo em baixas rotações.

A haste mesmo sendo rígida, ainda sofria uma torção que oscilava em torno do próprio eixohorizontal em função do deslocamento do centro de massa do sistema enquanto a Lua e a precessãoocorriam. Tornou-se necessário então trocar esta também, sendo substituída por uma haste de alumíniocomumente conhecida como “régua de pedreiro” adquirida em casa de material de construção. Esta hasteainda permitiu uma melhor adaptação dos sistemas de redução da precessão, bem como do motor desta edos circuitos controladores.

Na realização da segunda etapa (representação da translação da Terra em torno do Sol), foi utilizadoum motor de limpador de pára-brisa de um automóvel. O motor faz girar um eixo central, no caso, umtubo de aço centrado em dois rolamentos. Este encaixe nos rolamentos só foi possível graças ao torneamentopreciso feito pelo técnico da oficina mecânica do departamento de física da Unesp – Campus Rio Claro.Este eixo tem associado contatos deslizantes que recebem as conexões para alimentar a lâmpada do Sol,o motor de precessão e o de rotação da Terra. Esses contatos foram feitos inicialmente com uma finalâmina de cobre retirados de placa de fenolite deitados sobre a peça de madeira previamente torneada. Ocontato era feito através de uma lâmina de aço galvanizada sobre pressão fazendo contato. Seufuncionamento foi bastante precário, o que fez com que o sistema tivesse que ser redesenhado, sendoposteriormente utilizado um pedaço de acrílico furado que recebe um bastão de carbono, retirado de umapilha velha, ligada ao fio e pressionado através de uma mola de caneta contra o contato de uma lata, tipode leite condensado ou creme de leite, encaixado na madeira torneada.

Houve ainda uma melhora no sistema de contato deslizante deste sistema. Os motores de enceradeirapossuem esses carbonos, às vezes denominados “escovas”, sendo pressionados contra os comutadores domotor. Essas escovas foram aproveitadas, aperfeiçoando o sistema de contatos deslizantes.

Na realização da terceira etapa (representação da precessão do eixo terrestre), uma caixa de reduçãopronta, utilizada para movimentar antenas foi reaproveitada em função da baixa rotação e alto torque queapresenta. O ajuste foi feito em cima de um pedaço de madeira que permite o assentamento desta sobre ahaste de alumínio que liga o eixo central ao sistema Terra-Lua.

Os controles de velocidade do sistema foram feitos com transistores tipo NPN de potência parasuportar as exigências de corrente do motor central e da precessão, permitindo um ajuste fino do movimento.Mas o motor desta caixa de redução apresentava apenas dois induzidos de forma a não ter uma respostaeficiente ao controle transistorizado. Revelou-se então a necessidade de uma busca de um motor quepudesse ser controlado com bastante eficiência. As opções seriam um motor tipo servo oude passo. Omotor de passo foi escolhido por se facilmente encontrado em unidades de disquete. O utilizado aqui foiobtido de uma antiga unidade de disquetes de 5 ¼ ainda funcional, mas em desuso. A pesquisa necessáriapara aprender a controlar este tipo de motor demandou mais tempo e procura que a montagem do modelo


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inteiro à parte. As engrenagens que foram associadas a este motor para controlar a precessão foramretiradas de um toca fita, e a polia sobre a qual o sistema Terra-Lua foi montado para que sofresse precessão,foi usinada de um velho tarugo de PVC. Esta peça de PVC foi moldada de tal forma que pudesse serencaixada em um rolamento retirado do cabeçote do mesmo vídeo-cassete do qual foi obtido o motor paraa rotação da Terra. (etapa primeira). Finalmente, o contato deslizante que permite que a precessão ocorrade forma independente da rotação da Terra foi feita com relês montados de pequenas hastes de açoinoxidáveis existentes na mesma unidade de disquete, que teve seu formato curvado para atender aoencaixe do cilindro que sustenta a Terra, Lua e seus sistema de polias.

Alguns problemas não solucionados existentes no modelo

Como em todo processo de construção, há imperfeições e desajustes que persistem ou, analisandode outra forma, alguns aspectos que poderiam ser aperfeiçoados e outros que são limitações da representaçãoproposta com a montagem.

Como aspectos aperfeiçoáveis, teríamos, por exemplo:

A velocidade de translação sofre alterações aleatórias mesmo com toda massa inercial que osistema apresenta. Este fato pode estar decorrendo de alguns fatores como a borracha que tracionao eixo ter sido montada manualmente com estilete de um tapete de mesmo material e não seapresentar uniforme, sofrendo assim deformações não controladas.

Desgaste excessivo das correias. As correias feitas de um tapete de borracha foram moldadascom um estilete. Elas não apresentam um encaixe perfeito prejudicando o desempenho dosistema e apresentam um alto desgaste. Solução seria trocar por engrenagens ou conseguirborrachas que pudessem sem confeccionadas com mais precisão.

A lâmpada do Sol, retirada de um farol de carro, mesmo sendo de 12 volts como todo sistema,demanda de uma potência muito superior à dos motores, de forma a exigir um transformadorque suporte a energia consumida. Ao ser ligado, mesmo em paralelo ao sistema, interferediretamente no sistema eletrônico controlador do motor de passo, inibindo sua ação. Seránecessário um circuito independente para esta lâmpada.

Como aspectos limite da representação poderíamos citar, por exemplo:

As escalas de representação não obedecem ao real. Os corpos celestes têm entre si escalas quenão correspondem nem à distância entre eles e tão pouco o tamanho. A Terra e a Lua emtamanho estão em proporção, mas para manter esta proporção a Lua deveria estar cerca de 2metros distante da Terra para este modelo, e o Sol deveria além de ter seu tamanho em umaesfera de 8,5 metros de raio (no modelo a Terra tem raio de 4 cm), estar posto à uma distânciaaproximada de 400 metros.

As limitações das representações mecânicas enquanto reprodução do fenômeno real. Quandoutilizamos vários motores e damos destaque demais a isto na atividade didática poderemosestar introduzindo os alunos em problemas de ordem conceitual, substituindo a ação gravitacionalpor uma barra de alumínio. Este aspecto é um problema inerente a qualquer representação edeve, a nosso ver, ser devidamente esclarecido em qualquer atividade didática que use este ououtro modelo. Portanto não é um problema exclusivo desta montagem.

As limitações didáticas das representações não são decorrentes do processo de construção de umaparato didático, mas de seu caráter simbólico. A representação nunca é o fenômeno em si, senão bastariamostrá-lo acontecendo, e sim dotado de analogias e substituições. No caso de nossa montagem, por exemplo,aforça gravitacional está materializada em barras e motores e o tempo flui ao sabor de um potenciômetro ...


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As analogias e a simbolizações merecem especial atenção quando trabalhamos em nossa atividade de Ensinode Física pois podem se tornar, como apontado por Bachelard6, obstáculos epistemológicos do conhecimento,decorrente das generalizações de observações mais imediatas. Ignorar a existência de limitações ou abandonarqualquer utilização didática de montagens deste tipo seria uma solução simplória se considerarmos quenosso conhecimento – desde o mais rudimentar ao mais sofisticado – é eminentemente simbólico. Trata-seportanto de reconhecer estas limitações e procurar superá-las durante o processo de ensino-aprendizagemsimplesmente por expô-las aos aprendizes justamente como são: limites simbólicos daquele conhecimento.

A nosso ver, tanto aspectos aperfeiçoáveis comolimitações didáticas fazem parte do processo deconstrução de protótipos e contribuem para a formação dos construtores, tanto no que se refere a qualidadeda construção como do conhecimento conceitual do fenômeno que se pretende enfocar.

III – A construção do conhecimento por meio da construção do equipamento

Analisando o processo de construção do modelo didático pode-se perceber que a idéia evoluiu deuma simulação simples para uma complexa e que, ao lado deste incremento, houve uma aprofundamentotécnico (para lidar com os materiais disponíveis para a construção) e um aprofundamento do conhecimentoteórico sobre o fenômeno da precessão dos equinócios. Enfocando a construção em si é possível perceberque na proposta inicial de montagem, o conhecimento de Física era o suporte conceitual para a merarepresentação simulada e na última montagem este conhecimento extrapola essa posição, passando a sero suporte para discussão dos mecanismos de funcionamento da montagem. É notável, portanto, ocrescimento conceitual entre estes dois patamares de elaboração do material didático.

Salto semelhante pode ser identificado em algumas questões de conteúdo conceitual. O conteúdoprecessão dos equinócios passou da situação em que servia de breve citação para a demonstração domovimento descrito pelo eixo terrestre para um aprofundamento em que buscou-se:

• o entendimento da precessão compreende também a não uniformidade da massa terrestre,

• a compreensão das diferenças nos calendários como o entendimento dos conceitos de “anotrópico” e de “ano sideral”,

• além do entendimento de limitações da analogia entre o ente “planeta Terra” e o ente “pião”.

Em todo esse processo de construção do simulador ocorreu algo importante em termos de formação detodos nós envolvidos. A precessão dos equinócios não era o objeto inicial em foco na montagem, pois se tratavaapenas da representação da rotação e da translação. O aperfeiçoamento da montagem foi oferecendo oportunidades,dentre as quais uma rotação do eixo terrestre na forma em que se apresenta a precessão. Neste momento, umassunto de difícil observação em nosso cotidiano passou a ocupar nossa atenção, tanto quanto a seu entendimentoem si como em suas possibilidades didáticas. Esse aprofundamento e amadurecimento normalmente estão ausentesda prática pedagógica de um professor, inclusive nos professores em formação inicial.

O diálogo criativo que pode se estabelecer no processo de construção de equipamentos temcaracterísticas lúdicas importantes, e tal como em brinquedos e jogos, ampliam o repertório deconhecimentos dos sujeitos envolvidos quando colocados frente a um desafio didático que vai além darepresentação simbólica e da explicação teórica de um determinado fenômeno. Estes aspectos quedestacamos ao utilizar aparecem na constatação de Kaptisa que costumeiramente utilizamos: “... o alunoentende bem o experimento físico só quando ele mesmo o realiza. Mas entende melhor ainda se elemesmo constrói o equipamento para o experimento.”

6 BACHELARD, G. A formação do espírito científico: contribuição para uma psicanálise do conhecimento. Trad. E. dos S. Abreu. Riode Janeiro : Contraponto, 1996.


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Neste sentido as adaptações, por exemplo, as feitas por falta de um certo material, trazem resultadossurpreendentemente interessantes na evolução técnica de uma certa montagem e no desenvolvimento deoutras montagens possíveis:

“Pode-se considerar tal evolução como uma pesquisa científica em que, mesmo que não representeuma evolução (técnica, material ou pedagógica), uma certa montagem alternativa estará somandonovas observações sobre o uso de diferentes técnicas e materiais e seu desempenho didático.Assim, em ´média´, as novas montagens sempre tendem a uma evolução do conhecimento.

As opções possíveis só podem ser consideradas de baixo custo, se houver aptidão técnica pararealizá-las. A pesquisa, por materiais de baixo custo, implica necessariamente numa capacitaçãotécnica e tecnológica.”7

Em particular deve-se refletir também sobre o papel da utilização da sucata como matéria-primapara elaboração de materiais. Em um primeiro vislumbre destaca-se como salientado por Ferreira, que autilização da sucata proporciona uma reaproveitando de produtos de uma sociedade de consumo:

“... a sociedade de consumo fornece elementos prontos, que desestimulam a imaginação mas, poroutro lado, seu ‘lixo’ pode ser reaproveitado e transformado em novas coisas úteis para oaprendizado do estudante. Seria uma espécie de reconsumir os excedentes da nossa sociedade,além de dar ao estudante a oportunidade de manusear e reconstruir os materiais.”8

O uso deste tipo de materiais entretanto embora de baixo custo, podem exigir criatividade ehabilidade. Entretanto essas necessidades podem ser enfrentadas – seja com reflexão e ou com aprendizado- redundando em aspectos formativos interessantes quando se trata de um curso de Licenciatura, ondefuturos docentes podem refletir sobre o conteúdo e ganhar habilidade na construção de equipamentosdidáticos, com o uso da própria Física necessária a aprimorar uma determinada montagem.

Não queremos dizer com isso que o licenciando ou o professor deve construir todos os equipamentosque possa vir a trabalhar em sua atividade didática, mas que se aprende mais Física ao construir umdeterminado equipamento do que somente ao utilizá-lo. E assim fazendo a construção do equipamentodesvela a construção do conhecimento de Física.

Consideramos que a construção do equipamento não é apenas mais uma opção para barateamento decustos mas sim uma opção pela melhor formação em Física, seja quando este conhecimento é usado pararesolver problemas técnicos da montagem ou no entendimento de questões teóricas da montagem pretendida.

AGRADECIMENTOS

Gostaríamos de expressar nossos agradecimentos:

Ao Sr. Cláudio Luiz Silva Bocaiúva, técnico da oficina mecânica da Unesp de Rio Claro, pelausinagem do eixo central de translação;

Ao Sr. João Carlos Ocanhas pela usinagem em seu torno particular das polias do sistema Terra-Lua e do cilindro de suporte deste;

Ao Prof. Paulo Celso C. Gonçalves pela releitura e sugestões críticas de nosso artigo;

7 RAMOS, E. M. de F. Brinquedos e jogos no ensino de física. São Paulo, 1990. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências:modalidade Física) - Instituto de Física e Faculdade de Educação, Universidade de São Paulo, p. 151.

8 FERREIRA, Norberto Cardoso. Proposta de Laboratório para a Escola brasileira - um ensaio sobre a instrumentalização no ensinomédio de Física, Dissertação de Mestrado em Ensino de Ciências (modalidade Física), São Paulo, IFUSP, 1978, p. 51.


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A Patrícia , Bernadete, João Guilherme e Luís Henrique, pela paciência e companheirismo, nosmomentos em que este trabalho consumiu tempo precioso de nossa convivência.

Bibliografia

BACHELARD, G. A formação do espírito científico: contribuição para uma psicanálise do conhecimento.Trad. E. dos S. Abreu. Rio de Janeiro : Contraponto, 1996.

CHAISSON, Eric & McMILLAN, Steve. Astronomy: A begginer´s Guide to the Universe. NJ, USA:Prentice Hall. Upper Saddle River. 1998.

CHAVES, Alaor. Física: Curso básico para estudantes de ciências físicas e engenharias. v1. Rio de Janeiro:Reichmann & Affonso Editores. 2001

FARIA, Romildo Póvoa (org). Fundamentos de Astronomia. Campinas: Papirus. 1987.

FERREIRA, N. C. Proposta de laboratório para a escola brasileira: um ensaio sobre a instrumentalizaçãono ensino médio de física. São Paulo, 1978. Dissertação (Mestrado em Ensino de Ciências: modalidadeFísica) - Instituto de Física e Faculdade de Educação, Universidade de São Paulo.

MÉDICI, Roberto Nogueira. Astronomia de Posição. Rio de Janeiro: Forense Universitária. 1989.

RAMOS, E. M. de F. Brinquedos e jogos no ensino de física. São Paulo, 1990. Dissertação (Mestrado emEnsino de Ciências: modalidade Física) - Instituto de Física e Faculdade de Educação, Universidadede São Paulo.

RESNICK, Robert & HALLIDAY, David. Física. v.1. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos. 1983

ROY, Arche Edmiston & CLARKE, David. Astronomy: Principles and Practice. v.1. Bristol, England:Adam Hilger. 1989.

VERDET, Jean Pierre. Uma História da Astronomia. Rio de Janeiro: Jorge Zahar Editor. 1990.


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CO-1-098

Princípios Tecnológicos:uma experiência Transdisciplinar de ensino de Física e Tecnologia

Rocha, Jazomar V. [[email protected]]Garcia, Nilson M. D. · [[email protected]]

Tomelin, Claudete F. [[email protected]]Tosin, João Ângelo P. [[email protected]]Trevisan, Nilo F. [[email protected]]

Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná - Av. Sete de Setembro, 3165CEP 80230-901 – Rebouças – Curitiba – PR

Introdução

A atual legislação brasileira de educação (LDB 9394/96), no seu artigo 36, ressalta que o currículodo Ensino Médio observará diretrizes que destacarão “a educação tecnológica básica, a compreensãodo significado da ciência, das letras e das artes; o processo histórico de transformação da sociedade e dacultura” e se organizará de forma que o educando demonstre “domínio dos princípios científicos etecnológicos que presidem a produção moderna” e “domínio dos conhecimentos de Filosofia e deSociologia necessários ao exercício da cidadania” além do “conhecimento das formas contemporâneasde linguagem”.

Entretanto, nesse caso particular, podemos entender que o proposto na legislação é uma situaçãoquase utópica, um ideal ao qual se busca alcançar, haja vista a organização disciplinar fragmentada doEnsino Médio, que dificulta uma maior articulação entre os diversos campos de conhecimento, objetivoque deve ser perseguido para atender o sugerido na lei.

Visando atender aos pressupostos legais e tentar superar os desafios inerentes a uma disposiçãodisciplinar dos conteúdos propostos para o Ensino Médio, decorrente de uma reorganização curricularnesse nível de ensino, no ano de 1998 foi proposto para ser desenvolvida, sob responsabilidade doDepartamento de Física do CEFET-PR, unidade de Curitiba, uma disciplina da segunda série com duasaulas semanais, denominada Princípios Tecnológicos (PTec), da qual alguns detalhes e resultados sãoapresentados nesse trabalho, caracterizado como um relato de experiência.

A organização da disciplina

Dada a natureza da tecnologia, que se desenvolve independentemente dos limites propostos peloscampos de conhecimento cultural e cientificamente consagrados, a disciplina Princípios Tecnológicos,apesar de estar vinculada ao Departamento de Física, transcende os seus limites e procura envolver tantoprofissionais quanto conhecimentos próprios de outros Departamentos do CEFET-PR. Os própriosprofessores da turma que trabalham em outras disciplinas como Português, Educação Física, Filosofia,História, Geografia, Física, Química, Biologia e Língua Estrangeira Moderna são procurados pelos alunospara contribuir com o processo.

Organizada em sua concepção sob uma abordagem transdisciplinar, tem sido desenvolvida atravésda elaboração de projetos bimestrais, sobre os seguintes temas, que aparecem no ementário da disciplina:

♦♦♦♦♦ Com apoio parcial do CNPq.


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1) Caracterização da ciência, da técnica e da tecnologia;

2) Impactos do avanço tecnológico;

3) Gestão da tecnologia através do estudo de casos, e

4) Tecnologia contemporânea.

Caracterização da ciência, da técnica e da tecnologia

O objetivo desse tema é estudar Aristóteles e Galileu e analisar como a técnica e a tecnologia foramse desenvolvendo ao longo do tempo no campo das ciências, embasadas pelo conhecimento historicamenteacumulado. Pretende-se ressaltar as diferenças de método de análise dos fatos da natureza, dos quaisAristóteles e Galileu podem ser considerados paradigmas. Os sub-temas propostos, listados abaixo, sãodiscutidos pelas equipes, sob a orientação do professor, em quatro encontros semanais de cem minutos.Os sub-temas 2, 3, 4 e 5 são abordados com enfoques pré e pós Galileu. Nos cinco encontros semanaisseguintes do bimestre, cada equipe apresenta os resultados obtidos, sendo que, ao final de cada apresentação,o professor debate com a turma e faz as considerações finais sobre cada sub-tema.

Sub-temas propostos :

• Acariação entre as idéias de Galileu e Aristóteles

• Discussão das relações entre capital e trabalho

• Avanços tecnológicos no campo da Física

• Avanços tecnológicos no campo da Química

• Avanços tecnológicos no campo da Biologia

Nas elaborações dos projetos e nas apresentações dos seminários, pode-se perceber uma diferençafundamental entre a metodologia utilizada e a tradicional aula expositiva dialogada: os conteúdosprogramáticos são desenvolvidos pelos próprios alunos com o auxílio dos professores, não estando nadapronto e previamente listado.

Impactos do avanço tecnológico

No primeiro encontro desse tema faz-se uma “tempestade de idéias” onde os alunos, com a mediaçãodo professor, sugerem diversos impactos que os avanços tecnológicos têm provocado: ambientais, sociais,econômicos, políticos, étnicos, religiosos, culturais, educacionais, biológicos etc... A motivação utilizada para odesenvolvimento dessa atividade pode ser, por exemplo, a análise dos impactos provocados pelo fato de queboa parte do leite que consumimos atualmente, está sendo acondicionado em “caixinha de leite”, que incorporaum avanço tecnológico na sua confecção e está presente no cotidiano das pessoas e sua utilização provoca umasérie de impactos (culturais, ambientais, políticos, econômicos, sociais, etc...), usualmente desconsiderados.

Por serem temas muito abrangentes e envolverem diversas áreas, tais como: educação, entretenimento,estética, saneamento, habitação, agricultura, moda, bélica, energia, música, alimentos, urbanismo, agricultura,comunicações, lazer, etc.., cada equipe escolhe apenas um assunto para investigar, dentre os levantados nadiscussão com a turma. Dentro de cada área, os impactos do avanço tecnológico devem ser discutidossempre sob algumas óticas, que tomam como referência uma análise de cenários. Os cenários mais utilizadosnas discussões são: o pessimista, o provável, o desejável, o otimista e o possível, tendo sido essa idéiaoriginada na concepção da disciplina, em função da participação de professores da área de Filosofia naquelemomento. Os resultados dessas discussões são utilizados na elaboração dos projetos.


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Nos demais encontros do bimestre, cada equipe elabora seu projeto levando em consideração tudoo que foi discutido, fazendo pesquisa bibliográfica e se utilizando de todo tipo de material de apoio (livros,revistas, periódicos, vídeos, CD´s etc...).

Sugere-se que os seminários, neste bimestre, não sejam organizados em forma de palestras e sim,preferencialmente, em qualquer outra forma de apresentação. A criatividade dos alunos é incentivada e ostrabalhos têm sido apresentados através de teatro, conto, música, fantoches, exposição, debate, revista,revista em quadrinhos, jornal, programas de rádio e televisão etc.. As apresentações são realizadas tantoem sala de aula como em outros ambientes da escola, tais como teatro, miniauditório, sala devideoconferência, canteiro de obras etc..

Gestão da tecnologia através de estudos de casos

Nesse bimestre a discussão inicial com os alunos é realizada com o objetivo de identificar locais ousituações em que foram incorporados equipamentos de alta tecnologia à produção ou à gestão deempreendimentos e analisar como ocorre a gestão nessa situação. Cada uma das situações identificadas éconsiderada como um caso e sobre ela é feito um estudo, o mais completo possível. Geralmente os casosestudados envolvem gestão da tecnologia em empreendimentos mas, excepcionalmente, aparecem propostasde outra natureza.

Como exemplo da diversidade de situações, apresentamos alguns dos casos estudados: gestão deuma lanchonete (informatizada ou não); de cemitérios; de um show musical; de produção de filme; deprodução de leite; de trabalhos escolares; de estação de rádio; de shopping; de jornal; de revista; daconstrução de uma casa; de panificadora; de logística; de reciclagem de plástico; produção de vinhos;tecnologia bancária; de atuação de ONGs etc...

Usualmente os trabalhos apresentados pelos alunos refletem situações profissionais vividas porpais, parentes ou amigos, de forma que é possível perceber que eles transferem e socializam suas experiênciasfamiliares e pessoais no tocante a alguns empreendimentos. Por outro lado, quando não contemplam esseaspecto, as situações são escolhidas por abordarem aspectos e questões mais gerais.

Os projetos são elaborados e desenvolvidos nos quatro primeiros encontros semanais do bimestree as apresentações dos resultados dos trabalhos de pesquisa e de sua elaboração são feitas através depalestras tradicionais com duração média de trinta minutos, através do uso de diversos dispositivos, taiscomo retroprojetor (diascópio), episcópio, projetor de slides, multimídia, televisão e vídeo, Internet etc...Além disso, algumas equipes, utilizando-se da experiência acumulada nos dois primeiros bimestres, fazemapresentações híbridas contendo palestras intercaladas com performances teatrais.

Tecnologia Contemporânea

Como sempre, a atividade se inicia pelo trabalho, de identificar, junto com os alunos, quais seriamos temas a serem desenvolvidos. A idéia é apresentar situações ou equipamentos utilizados atualmente eque envolvam tecnologia na sua concepção, produção e uso, levando em consideração o conhecimentohistoricamente acumulado, os impactos do avanço tecnológico e a gestão da tecnologia.

Após essa discussão inicial, são definidos os temas a serem apresentados, alguns dos quais estãolistados a seguir: robótica, genética, clonagem, nanotecnologia, shows e bandas, lasers e aplicações,jornalismo, aviação, cuidados corporais, tecnologia automotiva, tecnologia bélica, estética e implantes,jogos eletrônicos, instrumentos musicais, a música eletrônica, tecnologia espacial, fotografia, design detoillets etc.., assim como a forma de apresentação, que deve, preferencialmente, não ser mera exposição.


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Relatos de algumas atividades

Convém ressaltar que todo o trabalho dos alunos é realizado em grupo, desde a escolha do assuntoespecífico a ser desenvolvido dentro do tema até o tipo de apresentação que, em conseqüência dacriatividade, tem contemplado diversas formas de expressão, tais como exposição, pequenas peças deteatro, vídeos, debates, júris simulados, jornal televisivo etc... O professor, nesse processo, tem-se constituídocomo um facilitador da aprendizagem, orientando as equipes no seu trabalho de pesquisa e na organizaçãoda apresentação dos seus projetos.

Visando tornar mais perceptível o tipo de atividade que os alunos desenvolvem, apresentamosalgumas das soluções apresentadas pelos grupos de alunos para apresentar os resultados de suas pesquisaspara cada um dos temas propostos.

a) Caracterização da ciência da técnica e da tecnologia

• Apresentação das idéias de Aristóteles e de Galileu com relação à natureza. Aristóteles eGalileu foram caracterizados (na vestimenta, aparência, etc.) por alunos e simulado umdebate entre eles, em forma de uma pequena peça de teatro. O cenário utilizado como basefoi o “programa do Ratinho” com todos as suas particularidades, inclusive as discussõesacaloradas entre os participantes.

• Organização de um júri simulado com o julgamento de qual sistema político e econômicoseria mais adequado à sociedade, confrontando capitalismo e socialismo. A equipe se dividiuentre acusação e defesa. O professor foi colocado como juiz e os demais alunos comojurados. Foi estabelecido um debate das idéias características de cada um dos sistemas.

b) Impactos do avanço tecnológico

• Analisados os diversos impactos (ambiental, social, econômico, político, religioso, etc..)do avanço tecnológico na área da saúde. Apresentado em forma de teatro de fantoches.Foram criados personagens e uma estória que envolvia todos esses aspectos, contrapondoos aspectos positivos e negativos de cada uma das abordagens.

• Produção e impressão de uma revista (Estilo Impacto) que abordou os diversos impactos doavanço tecnológico na área da moda. A divulgação da revista ocorreu num desfile de modasno pátio da escola.

• Produção e impressão de uma história em quadrinhos analisando os impactos do avançotecnológico na área da robótica, onde os personagens dialogam e propõem soluções para asvárias situações apresentadas.

c) Gestão da tecnologia através do estudo de casos

• Gestão da tecnologia em cemitérios – foram analisados diversos aspectos relativos à gestãode cemitérios e seus aspectos sanitários. Foi feita uma pesquisa em diversos tipos decemitérios, públicos, particulares e confessionais, relatando as características de cada umdeles. Apresentada a cremação e os detalhes de um cemitério vertical. Sob aspecto sanitário,foram mostrados os cuidados que devem ser tomados com relação aos impactos causadosao lençol freático.

• Gestão da tecnologia na produção do filme “Matrix” – foram apresentadas todas as etapasda produção do filme, desde a escolha do elenco até os efeitos especiais e a fotografia. Foiapresentado um DVD especialmente produzido para a apresentação comercial do filme.


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d) Tecnologia contemporânea

• Vôo simulado – usando um software, alunos fizeram um vôo simulado, entre dois aeroportosde Curitiba. Durante o vôo, foi descrito o tipo de gestão que ocorre na aviação – no aeroporto,no avião – e apresentados através de um diálogo estabelecido entre o piloto, que estava nasala de aula e seu co-piloto, que estava na sua casa. Tal atividade foi possível pelo fato dasala ambientge normalmente utilizada para o desenvolvimento das atividades de PrincípiosTecnológicos possuir uma conexão de Internet e computador.

• Produção de um tele jornal, parte em vídeo e parte ao vivo. Tema abordado: como fazer umjornal. Foi feita uma entrevista em vídeo com o editor chefe de um jornal, que abordouquestões relacionadas ao futuro do jornal como hoje o conhecemos. Foram feitas entrevistascom alunos sobre esses dois temas.

• Design de toillets – foi feita uma exposição, estilo “túnel do tempo”, que retratava a evoluçãode um banheiro desde a tradicional “casinha” até os mais modernos banheiros,computadorizados e inteligentes. Nessa exposição os alunos cobriram o chão (20m2

aproximadamente) com a quantidade de papel higiênico utilizada por uma pessoa duranteseis meses (cortada em tiras).

Avaliação e recuperação

A avaliação do aprendizado tem levado em conta diversos aspectos, tais como a coerência entre aproposta e o resultado do projeto de trabalho, a auto-avaliação, a avaliação dos demais alunos da turmaatravés de planilhas de avaliação, que levam em consideração a profundidade das questões abordadas, odomínio do assunto, a clareza, a criatividade, a motivação, a distribuição do assunto no tempo, os recursosdidáticos, entre outros. Além disso, algumas das apresentações têm sido filmadas e fotografadas paraposteriores análises. É freqüentemente cobrado dos alunos um trabalho escrito, elaborado pela equipe eavaliado pelo professor. A participação dos alunos nas apresentações dos seminários é também avaliada.São geradas várias notas dentro do bimestre que, através de médias (aritmética ou ponderada), indicam amédia bimestral.

A recuperação é feita no bimestre seguinte, exceto no quarto bimestre onde é simultânea.Normalmente, todos os pontos do ementário são retomados nos assuntos propostos nos bimestresposteriores. O professor, participando da elaboração dos projetos, tem condições de avaliar o domínio dosalunos dentro das atividades de recuperação que são individuais. Após a atividade de recuperação, quepode ser através da elaboração de um texto sobre o assunto em recuperação, é possível alterar notasbimestrais anteriores em função dessa nova análise.


Apesar do tratamento diferenciado dado às atividades de Princípios Tecnológicos (PTec), elas sãoorganizadas com todas as características de disciplina, tendo periodicidade bimestral, avaliação traduzidanum valor numérico, etc., principalmente por estar inserida numa grade curricular e respeitar a estruturado Ensino Médio do CEFET-PR, que é a mesma para todas as disciplinas, donde se depreende que umtrabalho mais amplo e interdisciplinar só será possível se alguns paradigmas forem rompidos.

Notamos, entretanto, que o trabalho docente em Princípios Tecnológicos exige uma postura deprofessor pesquisador e uma boa dose de disponibilidade e inovação, tornando o professor também sujeitodo processo, pois as discussões com os alunos estabelecem uma dinâmica envolvente e cúmplice naconstrução do conhecimento.


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Tem-se notado que os alunos se desenvolvem bastante durante o ano letivo, tendo em vista que ostrabalhos em equipes favorecem muito a discussão dos temas e exercitam o estabelecimento de um fiocondutor da atividade democraticamente escolhido.

Um outro aspecto considerado positivo nesse processo diz respeito ao envolvimento de outrosatores além daqueles da equipe responsável pela apresentação. Tem sido usual a participação de outrosalunos da turma, de alunos de outras turmas e até alunos de outras escolas, que se engajam para desempenhardeterminadas funções na atividade da equipe ou contribuir com algum conhecimento especial do qual sãodetentores. Nesse mesmo sentido, também são convidados profissionais da comunidade já estabelecidosno mercado de trabalho e que trazem a visão da sociedade em cada assunto desenvolvido.

Ao finalizar esse relato, queremos registrar que consideramos o trabalho em equipes, a escolha doassunto a ser abordado pelos próprios alunos e a criatividade nas apresentações, algumas das idéias fortese bastante motivadoras que contribuem para o envolvimento dos alunos para atingir os objetivos propostos.Julgamos que as atividades escolares organizadas dessa forma podem contribuir para formar o aluno comcapacidade de pesquisar e de investigar em cima de situações e conteúdos concretos que devem abrangeros conceitos básicos do processo histórico-social.

Nesse sentido, entendemos que a educação será mais interessante se induzir e possibilitar formarnovos mestres e não eternos alunos. Dessa forma, o conhecimento historicamente acumulado, que só temsentido se possibilitar o compreender, o usufruir ou o transformar a realidade, contribuirá para a conquistados direitos da cidadania, para a continuidade dos estudos, bem como para a preparação para o trabalho epara o futuro.


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CO-1-100

Professores em Ação: o entendimento de conceitos na física esua prática em sala de aula♦♦♦♦♦

Luiz Augusto de Carvalho Carmoa [[email protected]]Alberto Villanib [[email protected]]

aUniversidade Federal Rural de Pernambuco – CODAI e Pós-graduação em Educação - FEUSP b Instituto de Física da Universidade de São Paulo - USP

Introdução

Este trabalho tem sido o resultado do aprofundamento de algumas questões sobre as práticas dosprofessores de Física nas condições de ensino. Investigar a forma como os professores detêm certosconhecimentos e como eles os abordam em sala de aula pode auxiliar o próprio professor a esclarecer e,eventualmente, modificar seu ponto de vista, além de fornecer informações sobre as dificuldades efetivasencontradas no ensino. As estratégias metodológicas que estão sendo utilizadas na coleta de dados, nopresente momento são: observação das aulas, videogravações, entrevistas gravadas com alunos, professorese coordenadores, dados e documentos sobre a escola e as produções dos alunos e professores.

Essa pesquisa iniciou-se como um estudo de caso piloto com um docente de uma escola pública doEstado de São Paulo. Até o momento, foram realizadas entrevistas com o professor, no intuito de detectare refletir sobre suas concepções referentes à elaboração e apropriação do conhecimento científico, seuensino e sua aprendizagem. A meta das entrevistas foi buscar um auto-entendimento da propostametodológica e das diversas formas de atuação na sala de aula.

Isto tem-nos possibilitado inferir o grande esforço dispensado pelo professor para dar conta doque acredita ser a sua função como sujeito no contexto educacional. Em particular, sua tarefa principalseria de encontrar o método de ensino que auxilie os alunos na apropriação do conhecimento científico.Parece então que a idéia básica referente ao ensino e à aprendizagem é que são dois processos em boaparte independentes, cabendo respectivamente ao professor e aos alunos o aperfeiçoamento de cada umdeles. O desafio, a partir das entrevistas, foi deslocar a discussão para a sala de aula, analisando as gravaçõese focalizando a atuação do professor e o correspondente desempenho dos alunos., Acreditamos que a salade aula pode constituir-se num espaço de construção cognitiva, de interação e desenvolvimento social desujeitos que possuem diversas visões de mundo. Este pode ser um espaço privilegiado para odesenvolvimento profissional do professor e do investigador.

Justificativa

O ensino nas escolas brasileiras, em sua maioria, tem sido desenvolvido dentro de umatendência tradicional, podemos apontar uma proposta tradicional como sendo a de um ensino livresco eenciclopédico. As questões enfocadas nesta proposta pretendem amoldar as ações do indivíduo à estruturasocial em voga, sem uma discussão do papel da escola como um dos agentes de transformação.

Nesta perspectiva tradicional, os assuntos na maioria das vezes estão dissociados das questões docotidiano e principalmente da realidade social do aluno, ao professor tem sido atribuída a função derepassar os conteúdos, utilizando uma seqüência que se pretende lógica, para que indistintamente todos osalunos “compreendam” tais assuntos. Dentro desta visão o professor assume uma postura que exige dos

Com auxílio parcial da CAPES/PICDCom auxílio parcial do CNPq


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alunos um comportamento eminentemente passivo. As metodologias utilizadas baseiam-se em aulasexpositivas. Desta maneira, não há lugar para considerações a respeito do conhecimento dos alunos, nemtão pouco suas qualidades, desejos, ansiedades e etc. Segundo Freire(1977) “ (...) este é um modo estáticoverbalizado de entender o conhecimento, que desconhece a confrontação com o mundo como a fonteverdadeira do conhecimento, nas suas fases e nos níveis diferentes, não só entre os homens, mas tambémentre os seres vivos em geral”. Em educação não existe isenção, pressupõe-se a existência de relaçõeshumanas, onde o compromisso e a afetividade têm um papel preponderante.

Acreditamos num modelo educacional que tenha como ponto fundamental à construção doconhecimento, rejeitando a figura do professor como mero transmissor de informações, optando assim,por uma postura dialógica na sala de aula, onde deva realçar a troca de idéias no grupo, mediada peloprofessor. Uma tal abordagem poderia confrontar as visões sobre os conceitos discutidos, ainda comcaracterísticas de senso comum, com os modelos apresentados pela ciência.

A discussão na sala de aula exerce um papel fundamental na socialização dos alunos. Os estudantes,por sua vez, não recebem passivamente as influências do meio social e histórico; ele interage, discute, aceitae rejeita à medida em que é um ser ativo na relação dialética com os demais seres sociais (Leontiev, 1978).

Por outro lado o professor deve ser imbuído de pensar como pesquisador, ou seja, refletir a suaprática, investigar, ter dúvidas. Pimenta (1995) citando diversos autores afirma que: “é possível considerara pesquisa na formação de professores enquanto um princípio cognitivo. Isto é, quando o professorpesquisando e refletindo sobre a sua ação docente, constrói saberes que lhe permitam aprimorar o seufazer docente”.

Em suas atividades diárias o professor encontra-se diante de situações concretas, ele precisa iralém, ele precisa refletir as suas ações na tentativa de ultrapassar as situações imediatas (Pimenta, 1995).Uma atitude dessa natureza pressupõe uma mudança com relação às normas aceitas como verdades.Nesse contexto, nenhuma transformação importante em educação deve desconsiderar o desenvolvimentopessoal do professor, toda mudança está baseada numa mudança de atitude, em outras palavras, rompercom o estabelecido (Rosa, 1996).

Com a intenção de superar desafios, de repensar a prática docente, na possibilidade de atribuirnovos significados para algumas questões relacionadas ao ensino e a prática docente, foi construído umreferencial de análise, baseado nas idéias propostas por Leontiev sobre o conceito de atividade.

Algumas considerações sobre o conceito de atividade

O conceito de atividade está diretamente ligado ao desenvolvimento do psíquico do individuo e odesenvolvimento da atividade depende das condições vividas pelo sujeito. Alguns tipos de atividades sãodominantes numa determinada época e tem importância no desenvolvimento da personalidade, em outras,este papel é secundário, assim a atividade dominante condiciona as principais mudanças nos processospsíquicos dos indivíduos.

“As atividades humanas são consideradas por Leontiev como formas de relação do homem como mundo, dirigidas por motivos, por fins a serem alcançados. A idéia de atividade envolve anoção de que o homem orienta-se por objetivos, agindo de forma intencional, por meio de açõesplanejadas” (Oliveira, 1994).

Um aspecto importante a ser considerado é que nem todo processo constitui-se numa atividade,desta maneira, precisa-se fazer uma distinção entre os conceitos de atividade e ação. Leontiev define otermo atividade como sendo o conjunto dos processos que são psicologicamente determinados por umameta à qual os processos se destinam, no caso o seu objeto. Em outras palavras o objetivo que incita oindivíduo a realizar uma dada atividade, isto é, seu motivo,coincide com o objeto intrínseco de tal atividade


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(Leontiev, 1978). Devemos diferenciar das atividades os processos cujos motivos não coincidem com oseu objeto, mas residem na própria atividade da qual eles fazem parte; esses processos são denominadosde ação. Um exemplo que ilustra estes dois conceitos é apresentado por Garnier, Bedinarz e Ulanovskaya(1996): a leitura pode ser considerada como uma ação quando tem como objetivo preparar-se para umdeterminado exame, já que o motivo está ligado a atingir um bom resultado numa atuação futura e não aodomínio do conteúdo do livro. De fato, neste caso somente serão focalizados os detalhes relacionados àfutura prova, e não os que caracterizam a obra em si. Evidentemente, a relação entre atividade e ação édinâmica e pode-se modificar ao longo do tempo. Assim, aprender a ler pode ser considerada uma atividadeonde estão contidas diversas ações, como silabar, desenhar, repetir, etc., que serão executadas finalizando-se o aprender a ler. Por outro lado, quando o leitor tiver atingido sua meta de aprender a ler, a leitura podetornar-se uma ação dentro do conjunto de processos que formam uma atividade, como a de superar umexame. Também vale o percurso inverso de uma ação tornar-se atividade, quando seu motivo se deslocatornando-se objeto. Por exemplo, quando a leitura iniciada para passar num exame se transforma numaleitura para aprender o conteúdo lido.

Uma abordagem baseada nos conceitos acima mencionados é adotada por Moura (1996). Paraeste pesquisador, o ensino pode ser concebido dentro de uma perspectiva de situação-problema, onde osobjetivos a serem alcançados mediante sua solução sejam relevantes para os envolvidos no processo. Paraele o motivo primeiro para o ato de educar é possibilitar que o educando desenvolva a capacidade de lidarcom a informação que pode ser considerada como a capacidade de resolver problemas, não só do ponto devista matemático, mas também do ponto de vista da construção social do conhecimento. Desta maneira oeducador transformaria o ensino em atividade significativa, quando conseguisse proporcionar ao aluno apossibilidade de incorporar e ter acesso a novos conhecimentos. Segundo ele, “assumir a atividade deensino como possibilitadora de criação de significado da aprendizagem passa a exigir do professoraquisição de habilidades que lhe permitam construir significativamente o ensino. Isto significa que eledeve conhecer o conteúdo, o sujeito cognoscente e problemas potencialmente desencadeadores de buscade conhecimento”. Moura ,1996: p.34

Metodologia

Este trabalho foi desenvolvido dentro de uma abordagem qualitativa de pesquisa, onde a tônica foià interpretação mais detalhada dos dados, ao invés de generalizações. Como uma característica de umainterpretação mais cuidadosa, foi escolhido um conjunto reduzido de objetos para o estudo, isso nos levoua uma estratégia de estudo de caso.

Inicialmente, foram realizadas entrevistas com um professor na procura de relevantes considerações.Na condução das entrevistas, pareceu-nos necessário não induzir as respostas. Deste modo tentamosevitar que uma certa expectativa de resposta pudesse estar presente; foi fundamental evitar que oentrevistador entrasse em choque com as idéias do entrevistado. Seria necessário deixar o entrevistado omais a vontade possível para que as respostas tivessem um compromisso real com o seu pensamento.

No desenvolvimento da entrevista tentou-se minimizar ao máximo as possíveis induções nosquestionamentos formulados, apresentando-se questões de uma forma mais aberta. Após o registro gravado emfita magnética das primeiras mensagens, uma percepção mais clara da visão do professor ia sendo formada.

Apenas diante de um silêncio continuado e na ausência de opiniões sobre o que nos parecia relevante, éque retomamos os questionamentos. Neste momento afastamo-nos deliberadamente da idéia de nos limitarmosàs falas espontâneas. Como o desenrolar de uma nova resposta abria-se a perspectiva de que novos pontosfossem mencionados. Tivemos a prudência de colocarmos a nova questão formulada mais uma vez em um tomgenérico. A insistência em questionar, por vezes de forma proposital, apenas nos revelou um certo empobrecimentonas respostas, isso deu-nos uma clara indicação que a entrevista deveria ser concluída.


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Uma segunda etapa da pesquisa foi deslocar a discussão para a situação real de ensino, qual seja,a sala de aula, analisando as gravações e focalizando a atuação do professor e o correspondente desempenhodos alunos.

O processo de observação da sala de aula foi caracterizado pelas dificuldades iniciais do professore dos estudantes em aceitar uma pessoa, até então estranha à sala de aula.

Foram observadas inicialmente duas aulas com duração de cinqüenta minutos cada uma numaescola pública do interior do Estado de São Paulo. A pesquisa refere-se a uma turma de 1º ano do ensinomédio composta por 43 alunos na faixa etária entre 15 e 18 anos. O docente no caso é uma professoraLicenciada em Matemática com habilitação para lecionar Física e está na escola há cinco anos.

A observação ocorreu através de registro escrito, durante as aulas. Além da observação as aulasforam gravadas em fita cassete, para complementação de registro das falas, para captar as conversas dosalunos.

Consultou-se o projeto pedagógico da escola e analisou-se o material didático utilizado pelaprofessora nas aulas observadas, bem como o material produzido pelos alunos, para subsidiar a avaliaçãosobre as suas concepções.

As representações do professor quanto à elaboração e apropriação do conhecimento científico,seu ensino e sua aprendizagem.

A entrevista realizada não tem o caráter de obter um juízo de valor sobre as representações doprofessor, mas tem a intenção de tentar compreender as situações e processos inerentes à sala de aula.Passaremos a seguir para a leitura das significações que a professora, sujeito da nossa pesquisa, atribui nacompreensão de seu cotidiano e suas interações.

Sua leitura do processo de aprendizagem escolar apresenta, num primeiro momento, umdistanciamento entre o método de produção do conhecimento e seu modo de aprender em sala de aula. Elaestá ocultando um significado social, ou seja, a relação do estudante com o conhecimento mediada pelassuas relações com os outros estudantes e com o professor. A concepção do professor e a sua práticadificultam, e praticamente impedem, a possibilidade de problematizar os conhecimentos produzidos pelaciência, pois apresenta esta ciência como um conjunto de verdades absolutas. Vejamos a seguir a opiniãoda professora.

P-”Eu acredito que o professor tenha um papel importante nisso. Se ele consegue transmitir bem oconteúdo o aluno vai aprender, construir um conhecimento. Mas esse conhecimento é na matéria, naqueleconteúdo. Transmitir o conteúdo é preparar a aula, ter uma boa letra, organizar bem a lousa e explicar deuma forma que o aluno entenda. O professor deve explicar a parte teórica dando exemplos e depoisresolver problemas para fixar. Você tem que ter objetivo, digo metodologia como objetivo.

E- “Tudo bem, mas quando é que o aluno aprende? Quando se pode dizer que ele aprendeu? Quala relação dele com o conhecimento?”

P- “(...) O aluno aprende quando ele não tiver mais medo dos problemas propostos quando eleconseguir se familiarizar com os problemas. Mas eu estou querendo agora ensinar mais física emvez de dar matemática, eu quero trabalhar mais os conceitos”.

E- “E como você consegue avaliar isso? Como é o seu processo de avaliação?”

P-”Eu passo trabalhos e faço provas. Os trabalhos eu tenho um controle, vejo quem fez e quemnão fez. Este ano eu também pedi um sobre a vida de alguns cientistas importantes...eu pedi paraeles pesquisarem sobre o Newton, o Einstein e outros. Eu estabeleço uma ligação da participação


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dele com a nota. Assim eu consigo, mais ou menos uma disciplina. Eu também faço prova formal.Essa história de controlar a disciplina da turma com trabalhos e provas me incomoda, mas nãovejo outra maneira. Você tem que considerar que aqui eu tenho alunos de todo tipo, tem muitoadolescente drogado.

E - Você já tentou usar algum experimento na sala de aula?

P -Tentei sim, mas foi muito frustrante não deu nada certo, eu uma vez tentei construir ummotorzinho elétrico, sabe, eu fiz de acordo como o livro dizia, mas não consegui fazer com que omotor funcionasse. Paguei o maior mico na sala.

E - Você não tentou ver como os alunos o motivo do motor não funcionar?

P - Imagina, na hora eu nem pensei, só queria que a coisa funcionasse, eu queria mostrar pra elesaquilo que eu tinha falado na aula. A questão do campo magnético e do campo elétrico.

A concepção de ensino e aprendizagem apresentada pela professora condiz com a visão tradicionaldestacada na nossa justificativa. Verificamos, nas observações feitas na sala de aula, que a professora temdificuldade em estabelecer alguns limites. Um aspecto a ser verificado é que, para manter a disciplina e aatenção utiliza-se de um instrumento de poder, qual seja, a prova e os trabalhos. Parece que essa é umadinâmica aprovada pela escola, no sentido em que o importante é manter a disciplina a todo custo. Destaforma, a preocupação não é em saber o que realmente se passa com esses alunos em relação aos seusinteresses e seus saberes.

Na sala de aula objeto da pesquisa, o que foi observado foram falas da professora com poucaparticipação dos alunos. Apesar da presença física, a aula ocorre na quase e completa ausência de alunospara quem, a aula e o espaço da sala foram concebidos. Numa das aulas observadas, a professora apresentoudefinições e fórmulas matemáticas referentes aos conceitos de pressão e densidade para posteriormenteresolver alguns problemas. A preocupação nesta aula foi a compreensão das relações de proporcionalidadeapresentadas nas fórmulas.

Uma análise baseada nas concepções de atividade e ação, como desenvolvidos por Leontiev, poderiaidentificar que as atitudes da docente caracterizam-se não como atividades, mas como ações. O quepodemos aquilatar diante dos dados, é que existe uma atividade, mas o motivo desta atividade consistesimplesmente em passar o conteúdo, sem a preocupação primordial de que o aluno aprenda. Isso pode sernotado também na tentativa da utilização do experimento, este tem o objetivo de comprovar uma teoriapara convencer os estudantes. O ato de ensinar, na visão deste professor, não possui aspectos que contribuampara o desenvolvimento da autonomia do estudante e suas intervenções na realidade.

Após algumas reuniões entre o pesquisador, a professora e a coordenação da escola, foi elaboradoum plano de estudos e ações. Foram lidos alguns textos sobre o ensino de ciências e sugerida à professorauma aula experimental, onde alunos e docente pudessem dialogar numa perspectiva da construção deconceitos ligados a flutuação dos corpos. A opção por uma aula que priorizasse a problematização, partiudo pressuposto que o conhecimento é construído e não resulta das indagações isoladas. Manifesta-se apartir de uma disputa entre a explicação existente e uma realidade com a qual os alunos e o professor estãointeragindo. A escolha da forma experimental não significa que esta por si só seja a solução para todos osproblemas, mas um componente dentre outros possíveis de serem utilizados.

O dispositivo experimental usado está representado na figura. Constitui-se do mergulhador deDescarte ou ludião. Consta de uma garrafa de refrigerante vedada, cheia de água, contendo um vidrinhocom aproximadamente 2/3 de água. Ao comprimir a garrafa, aumenta-se a pressão na água, esse aumentona pressão ocasiona a entrada de um pouco de água no vidrinho, que torna-se mais denso e afunda.Quando a garrafa é solta a pressão em todo líquido é reduzida e o ar que foi comprimido dentro dovidrinho expulsa a água, assim sua densidade diminui e ele sobe.


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fig1. O mergulhador de Descartes

A professora dividiu a turma em equipes de quatro alunos que participaram de uma discussãoconjunta em que explicitaram suas idéias numa interação entre si e com a docente. A professora atuoucomo uma provocadora, tentando mostrar contradições entre diferentes idéias, na tentativa de levar osalunos a chegarem a um consenso.

A tarefa foi dividida em duas fases: inicialmente foi pedida uma previsão sobre o que poderiaocorrer, em seguida, depois de realizado o experimento, foi solicitada uma descrição do ocorrido e houveum confronto entre os prognósticos e as observações.

Na primeira fase as intervenções possuíam um caráter vago, o processo ainda configurava-se comouma ação, e não como uma atividade propriamente dita, nos termos definidos por Leontiev, pois, o motivodos alunos falarem não coincidia com o seu objeto, qual seja, a explicação do fenômeno apresentado.

Numa segunda fase as hipóteses que apareceram, se relacionavam com o funcionamento em si.Foi interessante notar como o diálogo passou a ser muito mais fluente. Claramente pudemos observar adiferenciação entre o pensar científico e o conhecimento do senso comum,”essencialmente prático, nosentido de privilegirar a solução imediata de seus problemas, e restrito a situações locais sem se preocupardemasiadamente com a possibilidade de sua generalização, ou com a coerência entre suas soluçõesatuais e anteriores, ou com implicações futuras”( Villani, 1991).

O defrontar-se com uma situação inusitada fezdespertar a curiosidade. Pareceu-nos factível imaginarque o caráter lúdico e misterioso do experimento poderia constituir-se no motivo que, possivelmente,levasse a ação a transformar-se em atividade.

Vejamos um trecho do debate ocorrido durante a aula.

P – O que vocês viram acontecer?

A1 – Quando aperta-se a garrafa o vidrinho dentro desce.

P – Porque isso acontece?

A2 –Professora , quando você aperta a garrafa a pressão vai pra cima e empurra pra baixo otubinho.

P – Eu não estou entendendo porque a pressão tem que ir pra cima.

A2 – Porque a entrada da garrafa é em cima, e a água quer sair por cima.

P – as a garrafa está fechada.

A3- Mas é por onde a água pode sair

P – A garrafa tem inteligência, ela sabe que a água tem que sair por lá? Imagine que você tenhaum tubo de pasta de dentes aberta dos dois lados, se nós apertarmos no meio, o que irá acontecer?


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A1 – Ah professora, a pasta vai sair pelos dois lados.

P – Ah, então a pressão não vai só para cima, mas para os dois lados.

A4 – Eu acho que em cima da garrafa tem ar, aí o espaço que tem ar é ocupado pela água e aíempurra o vidrinho para baixo.

P – E se a garrafa estiver completamente cheia?

A4 – Aí dançou minha opinião.

As discussões foram evoluindo a tal ponto que a ação pode ter sido transformada em atividade. Ointeresse, o envolvimento e o diálogo levaram os alunos a perceberem a existência da ligação entre ofenômeno da compressibilidade, da pressão, o aumento da densidade e a flutuação.

Com relação ao professor, esta aula pode ser considerada uma atividade de ensino. Existiu umplanejamento e tiveram ações desenvolvidas na aula no intuito de atingir um objetivo, a aprendizagem dosalunos. Existiu uma dinâmica de interação entre as diversas formas de interpretar o fenômeno, aprofundandoos conceitos pretendidos. Assim, a atividade permitiu uma interação coletiva dos conhecimentos acumuladospelos sujeitos envolvidos, respeitando os diferentes níveis dos alunos. A sala de aula tornou-se o espaço danegociação de professores, aprendizes, metodologia e conteúdos. É preciso considerar que esse espaço,espaço do conflito e também da negociação, pressupõe o conhecimento e o reconhecimento do lugarocupado pelo outro e, esse processo demanda tempo porque, para Bourdieu (1983:167) “As condiçõesmateriais comandam, com efeito, não somente os lugares e os momentos da comunicação (determinadoas chances de encontro e de seleção), mas também a forma da comunicação por intermédio da estruturada relação de produção na qual é engendrado o discurso (...), o que permite a alguns impor seus própriosprodutos lingüísticos e excluir outros.” Para Leontiev, na atividade também há supremacia do social nodesenvolvimento social e cognitivo a partir dos conflitos entre sujeitos; nos dá também, a dimensão daaprendizagem como construção do conhecimento para uma determinada finalidade: para além de aprenderpara saber, é o aprender para saber atuar, portanto, é a construção de um saber transformador. A necessidadede aprender a saber atuar parece que constituiu-se num ponto fundamental para a professora objeto danossa pesquisa.

O desenvolvimento desse trabalho permitio-nos uma comparação entre as atitudes da professoraem dois momentos diferentes. Observando a estrutura da atividade, Para as professora, esta se inicia comuma necessidade que seria ministrar aula, porém com motivos diferentes. No primeiro momento os motivosseriam passar o conteúdo e manter a disciplina dos alunos e no segundo momento o motivo seria fazercom que os alunos aprendessem. Segundo Leontiev (1978) “ o termo motivo designa aquilo que anecessidade se concretiza de objetivo nas condições consideradas e para as quais a atividade se orienta,o que a estimula.”

Na primeira fase as ações seriam a forma expositiva, onde foram apresentadas fórmulas, definiçõese resoluções de problemas, sem um efetivo diálogo. Nas reuniões com o pesquisador foi sendo delineadauma nova visão e perspectiva do fazer docente, vários textos foram lidos e discutidos e o planejamentofoi sendo construído. A aula sobre o mergulhador de Descartes parece ter sido um divisor de águas.Antes para a professora a boa aula caracterizava-se pelo fato dela deter todo o controle, ou seja, tudodependeria dela. Isso fica evidente no experimento frustrado do motor. No desenvolvimento da auladialogada, a ação da professora passou a ser mediar as discussões, portanto ela passa a perceber que ainteração foi um fator fundamental na construção dos conceitos por parte dos alunos. Pareceu-nos quequando a professora enxergou esse novo motivo para a sua prática docente, esse passou a fazer parte deuma nova atividade orientadora com uma significação, ou seja, uma forma assimilada e refletida dassuas intervenções.


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Referências Bibliográficas

BOURDIEU, Pierre.Pierre Bourdieu: Sociologia.In ORTIZ, Renato (org) Pierre Bourdieu. Trad. PaulaMonteiro e Alícia Auzmendi. São Paulo: Ática, 1983.

FREIRE, Paulo. Extensão ou comunicação? São Paulo: Paz e Terra, 1977

GARNIER, Catherine; BEDNAZ, Nadine; ULANOVSKAYA, Irina. Após Vygotsky e Piaget - Perspectivassocial e construtivista, escolas russa e ocidental. In GARNIER, Catherine; BEDNAZ, Nadine;ULANOVSKAYA, Irina (orgs). Duas diferentes visões da pesquisa em didática. Porto Alegre: ArtesMédicas, 1996.

LEONTIEV, Aléxis. O desenvolvimento do psiquismo. Lisboa: Livros Horizonte, 1978.

MOURA, Manoel O.de. A atividade de ensino como unidade formadora. Boletim de Educação Matemática- Bolema , São Paulo, ano 2, n.12, pp 29 a 43, 1996.

OLIVEIRA, M.K. de. Vygotsky, aprendizado e desenvolvimento: um processo sócio-histórico. São Paulo:Editora Scipione, 1994.

PIMENTA, Selma G. Para uma re-significação da Didática – ciências da educação, pedagogia e didática.(Uma revisão conceitual e uma síntese provisória). In PIMENTA, Selma.G. (org). Didática e formaçãode professores percursos e perspectivas no Brasil e em Portugal. São Paulo: Cortez, 1997.

ROSA, Sanny S. da. Construtivismo e mudança. São Paulo: Cortez, 1996.

VILLANI, Alberto. Reflexões sobre as dificuldades cognitivas dos professores de Física. CadernoCatarinense de Ensino de Física. Florianópolis, 1991


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CO-1-101

Proposta de atividades didático-pedagógicas para oensino de conceitos relacionados ao calor e à temperatura

Teixeira, O .P.B.a [[email protected]]Monteiro, M.A .A . b [[email protected]]

Cindra, J.L.a [[email protected])

aUNESP - Guaratinguetá b Escola de Especialistas de Aeronáutica

Introdução

Freqüentemente verificamos, no ensino médio, os conceitos relacionados aos fenômenos térmicossendo relegados a um segundo plano e quando não são totalmente descartados dos planejamentos elaboradospelos professores, acabam se reduzindo, muitas vezes, a um tratamento envolvendo modelos inadequadosdo ponto de vista científico. A existência de diferentes modelos, como o calórico e o cinético-molecular,contribuem para o aparecimento de dificuldades no processo de ensino e de aprendizagem dos conceitosde calor e de temperatura.

Se por um lado, o modelo do calórico é relativamente acessível aos alunos, na medida em que aidéia de calor como fluido tem fortes relações com as interpretações que os alunos conseguem vivenciarno seu dia a dia e, portanto, os professores acabam não tendo muita dificuldade em trabalhar com noçõesligadas ao modelo do calórico no ensino da termodinâmica, por outro lado, o modelo cinético-molecularacaba se apresentando como altamente abstrato baseado por intermédio de formulações que encobrem ossignificados conceituais.

As pesquisas relacionadas ao ensino e à aprendizagem dos fenômenos térmicos apontam diferentesvertentes que poderiam estar associadas a dificuldades apresentadas no ensino médio, dentre as quaisdestacamos:

Os conceitos espontâneos: Algumas pesquisas têm demonstrado que, nem sempre, partir dasconcepções espontâneas (intuitivas) dos alunos é o melhor caminho quando desejamos fazer com que elesconstruam e incorporem um novo modelo que nem sempre pode ser estruturado por intermédio dasconcepções existentes. O modelo calórico e o modelo cinético-molecular possuem características bemdistintas. O modelo cinético molecular não é de fácil compreensão, os significados não podem ser retiradose atribuídos diretamente da observação e a questão envolvendo o modelo físico e a realidade assumeimportância relevante que também pode ser verificado na própria evolução dos conceitos envolvendo osfenômenos térmicos. Historicamente, os conceitos do calor e da temperatura geraram grandes discussõesentre filósofos e cientistas em diferentes épocas principalmente devido às dificuldades de revelação dofenômeno que estes conceitos suportam. Temos ainda um fato bastante importante quando trabalhamoscom modelos microscópicos e que se relacionarmos com as considerações tecidas por GARCIA (1982)que chama a atenção para o fato de que, quando numa determinada situação uma criança é colocada frentea um “fato observável”, dois aspectos precisam ser cuidadosamente distinguidos: um está relacionadocom as condições de leitura desse observável, do qual o sujeito toma consciência, e o outro está voltadopara as relações que estão em jogo em tal situação, mas que podem não ser consideradas pelo sujeitonaquele momento.

Os livros didáticos: os conceitos ligados à Termodinâmica, via de regra, não se apresentam deforma muito clara nos livros didáticos, sendo que muitos deles, principalmente os de Química e os deFísica Introdutória, utilizam-se se expressões muitas vezes infelizes, como por exemplo, ao “calor numcorpo” como se o calor fosse uma propriedade do corpo; ou ainda, empregam termos como energia


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térmica por meio de um conceito indefinido, muitas vezes obscuro, acontecendo o mesmo com o termoenergia e entropia que muitas vezes se apresentam sem uma definição precisa (ZEMANSKY 1970, apudTEIXEIRA 1992). Por intermédio de uma síntese apresentada no trabalho de TEIXEIRA (1992, p. 73 e74) podemos verificar a inexistência de critérios bem definidos com relação à apresentação do conteúdonos livros didáticos de Física para o segundo grau, na medida em que os textos não têm a preocupação deserem formais nem coerentes nas definições e conceitos, da mesma forma que o ritmo de leitura, com rarasexceções, se apresentam de maneira bastante desestimulante.

Cotidiano de sala de aula: Normalmente, quando trabalhados em sala de aula, conceitos como ode calor, voltam-se principalmente para o modelo mecânico do calórico. Isto se deve não somente pelotratamento fornecido nos livros didáticos bem como pela limitação dos professores que não raras vezesencontram dificuldades relacionadas às explicações conceituais relativas à termodinâmica. Da mesma formaque ocorre no ensino médio, também nos cursos de licenciatura em física o tratamento conceitual relacionadoaos fenômenos térmicos são, muitas vezes, relegados a um segundo plano, privilegiando conteúdosrelacionados à Mecânica. Assim, como conseqüência, os professores em exercício acabam manifestandouma limitação do ponto de vista da competência teórica e didático-pedagógica quando precisam ensinarconteúdos relacionados aos fenômenos térmicos no cotidiano da sala-de-aula.

A história da Ciência: Em termos da história da física pode-se compreender a termodinâmicacomo a formalização axiomática de diversos fenômenos, já estabelecidos de forma experimental, durantea primeira revolução industrial. Fenômenos entre os quais estão os motores e as máquinas térmicas. Asmáquinas térmicas corroboraram para o estabelecimento de leis extremamente amplas e abrangentes,elaboradas com a utilização de interpretações sobre a constituição microscópica da matéria (AURANI,1986)gerando a construção de um modelo mecânico dos fenômenos térmicos, e conseqüentemente a elaboraçãoda Teoria Cinética dos Gases, da Mecânica Estatística e mais recentemente da Mecânica Quântica.

Não desconhecendo que existe uma lacuna quanto à elaboração das atividades que devam sercolocadas para que a aprendizagem se concretize, sabemos que, em nível explicativo, a coexistência dosdois modelos, o calórico e o cinético molecular, persistem, pois ao mesmo tempo que o aluno explica umaquestão utilizando-se de justificativas envolvendo o calor como fluido, em outra emprega o modeloenvolvendo a agitação das partículas. Os dois modelos sobrevivem conjuntamente, sem que isso gereconflito nos alunos.

Para ensinar um dos modelos, o professor deve tornar claro a limitação conceitual inerente eestabelecer quais as alternativas possíveis a essa determinada estrutura. São essas reflexões e orientaçõesque procuramos desencadear durante um curso de formação continuada, voltado para professores defísica do ensino médio, visando a construção de uma proposta de ensino dos fenômenos térmicos, quetinha como ponto central discussões relacionadas à construção histórica e humana do arcabouço científicoda física.

metodologia utilizada para o desenvolvimento da proposta

Para BOUTER e GILBERT (1995), há duas maneiras distintas pelas quais os professores entendemcomo a ciência é apresentada aos alunos: uma maneira elitista e outra popular.

Segundo esses autores, a visão elitista entende que o conteúdo deve ser rigidamente baseado nocurrículo e imposto ao aluno, a experimentação deve ser utilizada com o objetivo de confirmar os fatos,sendo que os aspectos sociais devem ser apenas ilustrativos. Desse ponto de vista, o professor é a figuramais importante, de maneira que os alunos são totalmente dependentes deles. Já, numa visão populista deensino, incentivada pela idéia de ciência para todos, o conteúdo é negociado, tematizado, contextualizadoe baseado numa proposta construtivista, na qual o aluno deve ser incentivado a se envolver em atividadespráticas de exploração estruturadas a partir das experiências e do interesse dos alunos. Aliás, na visão


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popular, os alunos têm um papel mais ativo no processo de ensino, de tal forma que são eles que negociamcom o professor a maneira como o currículo será abordado.

Para os autores, uma visão elitista ainda prevalece como concepção na maioria dos nossosprofessores, dessa forma, nossas escolas não conseguem superar a simples e ineficaz fórmula de ensinar apartir da transmissão de conceitos, presas que estão ao tradicionalismo, resultado de múltiplos fatores,dentre eles a inexistência de uma adequada formação de nossos professores, tanto do ponto de vistaconceitual quanto do metodológico. Nesse sentido a formação de professores destaca-se como um temacrucial, uma vez que é o professor quem pode e deve implementar parte das mudanças que precisam serimplementadas para garantir uma educação escolar de qualidade.

PORLÁN et al. (1997) acreditam que se faz necessário uma reformulação emergente de um novoconhecimento profissional para os professores. Para esses autores, esse novo conhecimento profissionaldeve ser baseado na investigação crítica e rigorosa que explique e dê suporte a planos de ação, a visõesmenos reducionistas e estereotipadas dos processos de ensino e aprendizagem e a experimentaçãofundamentada em teorias que promovam mudanças progressivas e graduais.

Nesse intuito, buscamos estruturar um curso que envolvesse o professor/aluno em um processo dereflexão sobre sua prática em sala de aula e em uma investigação para a construção coletiva de umaproposta pedagógica consciente que pudesse gerar atividades que pudessem ser significativas para aaprendizagem dos alunos e que efetivamente fossem utilizadas pelo professor em sua prática docente.

Para tanto, organizamos duas fases de atividades durante o curso, a primeira, visava oferecerinstrumentos aos professores/alunos para que pudessem, na segunda fase, construírem juntamente conosco,não só uma nova proposta, mas também um conjunto de atividades que pudessem efetivamente serincorporadas às suas práticas docentes

As atividades desenvolvidas na primeira fase do curso foram:

• Levantamento de concepções dos professores/alunos acerca do ensino e da aprendizagem;

• Levantamento de concepções dos professores/alunos acerca da natureza da Ciência e do fazercientífico;

• Apresentação e discussão de idéias acerca da Filosofia da Ciência: O Indutivismo, A teoria deKarl Popper; A teoria de Kuhn, A teoria de Lakatos e A teoria de Feyrabend.

• Apresentação e discussão sobre a teoria de Mudança Conceitual no ensino de Ciências e asconcepções espontâneas apresentadas por alunos;

• Apresentação e discussão sobre a influência de teorias que propõe uma abordagem maissociológica no ensino de Ciências;

• Reflexão e discussão sobre abordagens tradicionais dos conceitos de Física Térmica no ensinomédio adotada por professores e pelos livros didáticos;

• Discussão e proposição de uma nova abordagem para o ensino de Física Térmica baseada nateoria cinético-molecular.

• Discussão sobre o ensino de Ciências a partir de Problemas abertos;

• Discussão sobre o papel da experimentação e da demonstração no ensino de Ciências.

• Discussão sobre o papel e a utilização da História da Ciência no ensino.

Na segunda fase do curso, os professores/alunos se envolveram com o desenvolvimento de umaproposta para ser avaliada em situação de sala de aula. Nessa fase as atividades desenvolvidas foram:


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• A estruturação de problemas abertos, a partir da análise das concepções espontâneas dos alunosacerca dos conceitos de calor e temperatura.

• A apresentação e discussão de textos com abordagem histórica dos conceitos de calor, temperaturae termodinâmica, evidenciando os obstáculos epistemológicos no desenvolvimento dos conceitose a trajetória dos cientistas para a transposição desses obstáculos.

• O desenvolvimento de atividades experimentais e de demonstração, estruturados a partir daanálise dos obstáculos epistemológicos destacados nos textos históricos e dos modelos teóricospropostos pelos cientistas, visando envolver alunos num processo de investigatório para resolveros problemas abertos.

• A seleção de textos históricos e de divulgação científica visando propor atividades que permitamaos alunos estabelecer relações entre Ciência-Tecnologia e Sociedade.

• A confecção de um CD-ROM reunindo as atividades propostas.

a proposta de ensino de fenômenos térmicos

A partir da análise dos fatos históricos, que contam como os conceitos de temperatura e calorforam desenvolvidos e da discussão sobre as principais concepções espontâneas apresentadas pelos alunos,estruturamos nossa proposta de ensino em três grandes temas:

• 1o Tema : O Calor e seus efeitos

• 2o Tema : O Calor como forma de energia

• 3o Tema : O Calor e a teoria cinético molecular

Para cada um desses temas foi desenvolvido um conjunto de atividades que envolviam a proposiçãode problemas abertos, leituras e análises de textos históricos, realização de práticas experimentais e dedemonstração, além de leituras e discussões de textos de divulgação científica voltados para aplicaçãotecnológica dos conceitos científicos estudados.

Os problemas abertos foram estruturados com o objetivo de instigar o professor/aluno a se debruçarsobre o tema a ser estudado, de motivá-lo a participar das atividades propostas e de envolvê-lo na buscapor soluções que não se mostravam óbvias. Neste ponto, procuramos levar em conta os principais obstáculosepistemológicos enfrentados pelos cientistas em sua trajetória na busca por desenvolver teorias explicativaspara os fenômenos térmicos, além das concepções espontâneas dos alunos que deveriam ser colocadas emxeque.

As atividades experimentais selecionadas para compor nossa proposta de ensino tiveram o objetivode suscitar oportunidades para que os alunos pudessem levantar hipóteses, testar e avaliar os resultados econstruir teorias explicativas que dessem conta de justificar os dados obtidos.

Os textos históricos escolhidos desempenharam o papel de apoio e orientação às novasexperimentações, discussões e, possíveis correções de rumo na forma de pensar e estruturar os modelosexplicativos que estavam sendo construídos.

As atividades de demonstração foram organizadas tendo como objetivo a ilustração, contextualizaçãoe simulação dos modelos idealizados pelos cientistas que foram discutidos nos textos históricos. Aqui nãose tinha em mente comprovar e/ou impor uma teoria pretensamente verdadeira e pronta, mas de expormais claramente para os alunos as idéias e os modelos propostos pelos cientistas, evidenciando suasvirtudes e criticando suas deficiências e limitações.


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Os textos científicos foram selecionados segundo o critério de propiciar discussões acerca doimpacto social, político, econômico e ético que o desenvolvimento de teorias científicas podem trazerpara a sociedade.

Todo material instrucional produzido por nós em parceria com os professores/alunos do ensinomédio, foi registrado em um CD-ROM, cuja proposta de apresentação e interatividade foi sugerida edesenvolvida pelos próprios participantes do curso. Apresentamos, nos anexos, alguns exemplos deatividades desenvolvidas em nossa proposta.

a avaliação da proposta

Devido às dificuldades quanto à adequação de nosso cronograma de atividades com o calendáriodas escolas estaduais, não pudemos observar o impacto de nossa proposta de ensino como um todo nosalunos em relação à sua compreensão conceitual do modelo cinético molecular para explicar os fenômenostérmicos isto porque o curso teve seu encerramento justamente no final do ano letivo das escolas de ensinomédio. Entretanto, algumas atividades foram avaliadas e se mostraram muito úteis no sentido de rompercom os padrões tradicionais de ensino de nossas escolas que impõe uma estrutura que engessa qualquerintenção de participação mais intensa os alunos no processo de ensino e de aprendizagem.

Primeiramente, podemos destacar o empenho e a satisfação dos professores/alunos ao desenvolveremas atividades com os alunos. Acreditamos que isso foi decorrente da oportunidade que tiveram naparticipação de sua estruturação e, portanto, se sentirem comprometidos com o sucesso ou fracasso de talintervenção. Ao invés de se sentirem obrigados a desenvolverem uma atividade que não foram chamadosa opinar e sem qualquer relação com suas convicções acerca do ensino e da ciência, os professorem foramconvidados a refletirem sobre suas práticas habituais e de buscarem soluções para os impasses observados,para, somente a partir de uma consciência mais ampla sobre as múltiplas variáveis que estão por detrás doprocesso de ensino e de aprendizagem, estruturarem conjuntamente uma proposta que julgaram poder sermais significativa para os alunos.

Ao sentirem uma mudança nos padrões de ensino comumente adotada em sala de aula os professores/alunos se mostraram, inicialmente, tímidos e receosos em assumir uma postura mais participativa ecompromissada. Pareciam esperar algum movimento do professor que os autorizassem a continuar opinandoou realizando as práticas experimentais. Pareciam não confiar em suas idéias e iniciativas e buscavamsempre submetê-las ao professor.

Entretanto, à medida que as atividades iam sendo desenvolvidas, paulatinamente os professore/alunos se libertavam da dependência do professor e se propunham a se envolveram mais intensamente coma proposta.

Observamos que as atividades propiciaram aos professore/alunos oportunidades de buscarem a construçãode uma estrutura explicativa para os fenômenos observados, indo além de uma mera descrição dos mesmos. Asdiscussões sobre as atividades experimentais guiadas pelos problemas abertos e pelas leituras dos textos históricosincentivavam os alunos a buscarem uma explicação mais refinada sobre os resultados obtidos.

Em alguns momentos percebemos que a falta de experiência do professor/aluno em dirigir atividadesde ensino, na qual os alunos assumem um papel mais participativo, impediu uma melhor exploração dospotenciais que as atividades poderiam desencadear. Em algumas oportunidades, o professor se mostrouansioso para que os alunos chegassem a uma determinada conclusão e antecipou a resposta que os alunospoderiam alcançar através de suas próprias interações com as atividades propostas.

Isso nos evidenciou a necessidade de estudarmos melhor, juntamente com os professores, osprocessos que envolvem a relação dialógica em sala de aula e como o discurso docente pode influenciar osresultados de uma proposta de ensino adotada.


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referências bibliográficas

AURANI, K. M. Ensino de Conceitos: estudo das origens da 2a Lei da termodinâmica e do conceito deentropia a partir do século XVIII. São Paulo: USP, Instituto de Física/ Faculdade de Educação , 1986.(Dissertação, Mestrado)

BOUTER, C. J. ; GILBERT, J. K. Argument and science education. In: Costello, P.J. M. e Mitchell, S.(edts).Competing and Consensual voices: the theory and pratice of argument. Multilingual MattersLTD, 1995. Cap.6, p. 84 – 98.

GARCIA, R. El Desarrollo del Sistema Cognitivo y la Enseñanza de la Ciencias, Educación ( ConsejoNac. Tec. De la Educación de México), n.42. 1982

PORLÁN, ARIZA et al Conocimiento profesional y epistemología de los profesores: teoria, métodos einstrumentos -Enseñanza de las Ciencias, v. 15, n. 2, 155-171. 1997.

TEIXEIRA, O.P.B., Desenvolvimento do Conceito de Calor e Temperatura: a mudança conceitual.São Paulo: USP, Faculdade de Educação , 1992. (Tese, Doutorado).

ZEMANSKY, M.W. The use and misure of the wword “heat”in physics teaching - The Physics Teacher,p. 295-300, 1970.

Anexos


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CO-1-102

Proposta de Avaliação do Ensino Médio em Física naRegião Nordeste do Estado do Pará

Oséas Guimarães Ferreira Neto a [[email protected]]Wilson Soares Barroso Júnior b [[email protected]]

a Universidade Federal do Paráb Universidade Federal do Pará

1- Introdução.

Um processo de avaliação necessita da aceitação e participação de todos os envolvidos nodesenvolvimento educacional do ensino médio, de modo que possa contribuir efetivamente para oaperfeiçoamento didático do desempenho escolar, sendo um instrumento para o planejamento a nível médioe para prestação de contas à sociedade. Assim para que a avaliação faça parte da rotina institucional dessasescolas, a sensibilização da comunidade deve ser constante e, para que o processo avance, é necessáriopredisposição a mudanças. Embora essencial para entender o mundo de hoje e suplantar os desafios aoentendimento presentes em nosso cotidiano, a ciência escolar parece muito distante desse ideal. Para tercerteza disso, basta lembrar de algumas lições presentes no ensino tradicional de Física em nível médio.

Analogamente, a pesquisa em ensino de física tem seus méritos e limitações.Não se pode esperarque aponte soluções milagrosas, panacéias, para o ensino de física, mesmo porque boa parte dela é básicae não visa a aplicabilidade imediata em sala de aula.Tendo em vista essas problemáticas, este trabalhopropõe-se em mostrar de que forma nosso ensino de física em nível médio está sendo desenvolvido, logoé necessária a observação de várias realidades, seja ela do professor, do aluno, das escolas públicas, dasparticulares, das escolas do interior e da capital, para que possamos traçar um diagnóstico do ensino defísica. È com esse intuito que analisaremos os dados coletados, de forma que o leitor possa vislumbrar eanalisar cada realidade mencionada.

2- Apresentação e Discussão dos Dados:

A partir de agora vamos fazer uma breve apresentação e discussão dos dados coletados, levandoem conta alguns critérios comparativos na tentativa de vislumbrar de forma clara e objetiva os resultadosda pesquisa. Nesta apresentação analisaremos três critérios que julgamos relevantes, para uma melhorobservação dos dados coletados, que são: comparativo entre capital e interior para escolas particulares,entre capital e interior para escolas públicas e a análise dos dados coletados junto aos professores.Noentanto, com a disposição dos gráficos no apêndice final do trabalho, você pode fazer a análise se baseandoem outro critério que julgar necessário.

2.1- Comparativo Entre Escolas Particulares (Capital e Interior)

Em geral, o aprendizado da física se impõe na escola através de um contrato didático, isto é, oprofessor faz uso do seu poder em sala de aula para gerenciar o que foi estabelecido nesse contrato,introduzindo os conhecimentos a sua maneira. Em se tratando de uma espécie de jogo estabelecido entrepartes (professor e aluno) na sala de aula, uma das regras básicas é que cabe aos alunos aprenderem paraobterem sucesso nas avaliações; já ao professor, entre outras coisas, cabe produzir avaliações dentro daspossibilidades dos alunos, ou seja, previsíveis a partir do que é ministrado em sala. Desta forma, vamos


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abordar pontos que contribuem para a solidificação desse contrato, mas que ao mesmo tempo contribuipara que o aluno possa ter um aprendizado de melhor qualidade e que a relação professor x aluno não sebaseie puramente nas regras didáticas desse contrato, como por exemplo: objetividade das aulas,cordialidade, pontualidade, entre outras.

No estudo destes dados observamos que ao se tratar da definição clara dos objetivos das aulas, oquadro de professores das escolas sediadas no interior do Estado obtiveram resultados que de certa formafogem do esperado, pois apresentam um índice de insuficiência relativamente baixo (8,48%), já o índicebom concentrou a grande maioria (41,76%) e o excelente se equiparou aos resultados das escolas dacapital (27,28%) contra (25,12%) do interior, mostrando desta forma que os professores das escolas dointerior do Estado estão definindo mais os objetivos de suas aulas, apesar das enormes dificuldades queesses profissionais encontram para realizarem um trabalho de boa qualidade em especial na região amazônica,carente de investimentos educacionais. (ver gráfico 01)

A participação do aluno em sala de aula depende naturalmente de uma série de fatores, porém éfundamental o entusiasmo do professor atrelado a uma atitude cordial e cooperativa que facilite a participaçãodo aluno na aula; desta forma as escolas do interior obtiveram um índice de insuficiência (8,48%) que ébem maior que os da capital (3,03%). Observamos também que no interior houve um elevado índice deexcelentes (42,56%), e que apesar disso o da capital foi maior com (46,97%), explicitando assim que nacapital encontramos um maior número de professores que exibem entusiasmo e atitudes que não obstruema participação do aluno em sala de aula. (ver gráfico 02)

Outro ponto que não podemos deixar de ressaltar é como o aluno avalia a equipe de professores desua escola , seja através da pontualidade, do cumprimento do conteúdo programático, da assiduidade, dareposição das aulas perdidas, do auxílio extraclasse e etc... No entanto, antes de apresentarmos o resultadoda avaliação do professor feita pelos alunos, devemos apresentar os dados relevantes em alguns critériosjá mencionados.

Para uma boa credibilidade do professor junto ao aluno, a pontualidade é certamente fundamentale nesse critério as escolas do interior apresentaram um alto grau de excelência (61,60%), quase três vezesmais que os da capital (21,21%) que teve no índice bom (45,45%) seu melhor desempenho, retratandoassim que no interior do Estado os professores se preocupam mais com a pontualidade (ver gráfico 03).

Em segundo lugar vamos discutir o cumprimento do conteúdo programático em tempo hábil, epara que nesse critério as escolas sejam bem sucedidas a reposição das aulas perdidas é de suma importância.Desta forma no que se refere à reposição de aulas constatamos que, tanto no interior (62,40%) quanto nacapital (65,16%), há uma certa mobilização por parte de professores, diretores e de alunos para que aulasperdidas sejam repostas (ver gráfico 04). Já ao que se refere o cumprimento do conteúdo programático(59,84%) das escolas do interior atingem esse objetivo, contra (34,84%) da capital. Esse resultado éespantoso haja vista que apesar das escolas da capital na grande maioria apresentarem uma estruturamelhor, é no interior onde a precariedade é imensa em muita das vezes como constatamos pessoalmenteque podemos encontrar alunos que ao final da 3º série do ensino médio estudaram todo conteúdo a elesdestinados (ver gráfico 05).

Agora analisaremos como o aluno chegou, a última série do ensino médio, isto é, o aprendizadoanterior (1º e 2º série) lhe deu base suficiente para acompanhar a última série. Neste critério temos dadospreocupantes principalmente no interior, porque há um índice de insuficiência (33,28%) alto, contra (22,73%)da capital, os índices regular e bom foram vantajosos para capital em aproximadamente 5% em ambos oscasos, enquanto que o grau de excelência ficou equiparado (18,88%) do interior contra (19,69%) da capital,mostrando que o aluno, principalmente o do interior, não está chegando a 3º série (última parada antes doingresso no ensino superior) com fundamentação física, seja ela teórica ou aplicada suficiente, o quenaturalmente irá se refletir em notas baixas, reprovação e o não ingresso na universidade (ver gráfico 06).


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E para finalizar esse primeiro critério avaliativo vamos abordar a importância do estudo pelainternet.Nos dias de hoje informação aliada a velocidade de como ela é adquirida é sinônimo de internet enela podemos encontrar muitas ferramentas que nos auxiliam nessa grande jornada chamada aprendizagem,contudo podemos perceber que a maior parte dos professores ainda não se conscientizou da importância dainternet e isso é refletido nos números que não são satisfatórios, seja na capital, com (78,79%) dos alunosque afirmam que seus professores não chegam nem a fornecer endereços para pesquisa ou mesmo paraestudo. No interior o quadro é um pouco menos pior (73,92%). É verdade que devemos considerar o fatoreconômico dos estudantes, mas devemos iniciar essa conscientização para que as gerações seguintes evitema importante perda de um acessório que já se tornou parte da cadeia de aprendizagem (ver gráfico 07).

2.2 – Comparativo Entre Escolas Públicas (Capital e Interior)

Como sabemos a realidade das escolas públicas em nossa região se difere e muito das particulares,principalmente quando analisamos as condições de trabalho desses profissionais, seja na capital ou nointerior. Na escola particular se o professor não for alegre e engraçado ele é taxado por apresentar umadidática arcaica, já na rede pública isso não pode ocorrer, pois o mal profissional permanece sem que nadalhe ocorra em função da carência desse tipo de mão de obra. Portanto quando levamos em consideração ocritério da objetividade das aulas as escolas sediadas na capital obtiveram um índice de insuficiência(18,40%), que apesar de elevado ficou bem abaixo do índice registrado no interior (29,51%), nos demaisíndices a capital foi sempre superior – regular (33,60%), bom (32,80%), excelente (15,20%) - , porémesperávamos uma disparidade maior com os números do interior – regular (32,30%), bom (25,11%),excelente (13,08%) - em virtude dos melhores recursos estruturais e principalmente de pessoal, pois naárea de física só há formação acadêmica de forma regular na capital, onde o número de formandos é muitopequeno, não sendo suficiente nem para atender a demanda da capital deixando assim o interior a mercê deprofissionais de outras áreas como os da matemática.(ver gráfico 01).

Sobre a participação do aluno em sala de aula, já mencionamos a importância de atitudes cordiaise cooperativas, por parte dos professores para que não dificultem a contribuição do aluno para oenriquecimento da aula e de seu próprio aprendizado,seja através de perguntas ou de relações do assuntoem questão com o cotidiano, porém agora na realidade da rede pública de ensino.Os índices tanto paracapital – excelência (25,60%), bom (32,80%), regular (26,40%) e insuficiência (15,20%) - como para ointerior – excelência (20,72%), bom (26,87%), regular (27,45%) e insuficiência (24,96%) - não divergiramde forma significativa, no entanto foi o suficiente para percebemos que este quadro contribui e muito paraum mau desempenho do aluno na aula e que algo precisar ser feito (ver gráfico 02).

Quando avaliamos o quesito pontualidade, encontramos uma série de fatores que mesmo de formaindireta contribuem para que o aluno tenha uma boa ou má impressão do profissional com que ira trabalharo ano inteiro. Em se tratando de escolas públicas o esperado era que as escolas da capital obtivessem umresultado bem mais expressivo, porém isso não ocorreu principalmente pelo fato dos professores possuíremuma carga horária muito elevada e distribuída em várias escolas, desta forma o índice de insuficiência nacapital foi alto (24,00%), contudo mais uma vez o interior teve um rendimento pior (27,90%) nesteíndice.Já os dois outros índices seguintes, a diferença ficou na média de 5%, onde a capital – regular(22,40%) e bom (24,00%)- teve melhores resultados que o interior – regular (16,44%) e bom (19,82%)-. A grande surpresa ficou por conta do interior que obteve um índice de excelência (35,84%) bastanteelevado, apesar da capital possuir nesse índice a sua maior percentagem (29,60%), isso só vem ratificar ofator já mencionado (elevada carga horária) como determinante desse e de outros fatores, pois comoexemplo podemos mencionar o transito que o professor enfrenta para se deslocar de uma escola paraoutra, o que no interior não ocorre, basicamente porque as cidades são pequenas.(ver gráfico 03).

Agora analisaremos a reposição de aulas perdidas, esse critério é muito importante em se tratandode escolas públicas, pois sabemos das dificuldades que os professores encontram para repô-las, pois os


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mesmos apresentam uma elevada carga horária – e muitas das vezes essa carga horária é distribuída emvárias escolas, o que acaba dificultando e muito o cumprimento do conteúdo programático-.Nesse critérioavaliativo, fica muito fácil notar que a grande maioria dos professores das escolas da capital (68,00%) emesmo as do interior (64,47%) não repõe suas aulas perdidas (Ver gráfico 04), o que nos deixa bastantepreocupados, porque isso acarreta outros dois graves problemas que são: o aluno ficar com a impressão deter um professor relaxado e o conteúdo programático não é terminado em tempo hábil, ou seja, ele vairealizar as provas do vestibular sem ter estudado tudo que deveria. E quando o assunto é somente ocumprimento do conteúdo programático vemos que a realidade expressa uma enorme atenção, pois nacapital (81,60%) dos professores não termina o programa e o interior (63,59%). As desculpas são muitas, oprograma é muito extenso, a carga horária destinada à física é pequena, os alunos chegam ao último ano semuma boa base e etc..., porém tanto alunos quanto professores esquecem que o programa de um vestibularpor exemplo não é para ser visto em um ano e sim em três, que corresponde a todo ensino médio do aluno,isto é, os próprios alunos (motivados por professores) já agem como se vestibular fosse coisa da terceirasérie o que é lamentável, pois faz com que o aluno nas outras duas séries do ensino médio não dê muitaatenção para o aprendizado, a única preocupação é atingir nota para passar de ano (ver gráfico 05).

Uma outra análise que não pode deixar de ser feita é a questão de como os nossos alunos estão sepreparando para enfrentar o convênio ou o 3º ano que são as portas de entrada para a universidade. Podemosobservar de acordo com os números da capital que o índice regular foi o que contemplou a grande maioriados entrevistados (42,40%), enquanto que o índice de excelência foi muito baixo (8,00%).Já no interiorencontramos a maior concentração no índice insuficiência (37,44%), porém o grau de excelência apesar debaixo foi praticamente o dobro (15,72%) da capital, o que nos leva a triste constatação de que nossosestudantes estão chegando ao convênio mal preparado e mal capacitado para enfrentar um processo seletivo,principalmente de instituições públicas onde a concorrência por uma vaga é bem maior (ver gráfico 06).

Já não é tão necessário ficar explicando a importância da internet, mas é impossível fechar os olhospara uma realidade tão dura.Encontramos alunos que não estudam pela internet por não saberem, outrospor não terem interesse de estudar e não possuírem ninguém que lhes esclareça a importância de se mudarisso e principalmente por não terem acesso a computadores.Portanto percebemos a importância do papelque os professores exercem e que podem mudar esta situação, mas tanto na capital (89,60%) como nointerior (91,78%) encontramos índices tão altos de professores que não fornecem se quer endereços paraos alunos pesquisar, desta forma notamos que nada esta sendo feito para modificarem este quadro, muitomais pela falta de consciência dos professores do que pelo desinteresse do aluno (ver gráfico 07).

2.3- Análise do Professor.

Falar sobre ensino de física é falar da relação professor x aluno. Até aqui mostramos e analisamosos dados coletados junto aos alunos, para que pudéssemos traçar um perfil das principais dificuldadesencontradas pelo aluno na jornada de aprendizagem na disciplina física. Contudo é hora de verificarmos ooutro lado da moeda, isto é, mostrar e discutir os dados coletados junto aos professores, para que possamostirar conclusões claras das dificuldades encontradas para ensinar física na região nordeste do Estado doPará (ver gráfico 08).

Assim como na análise dos dados dos alunos, também não iremos nos deter em todos os dados,somente naqueles que apresentam relações de confrontamento, ou seja, vamos discutir pontos comuns,mas analisados sobre perspectivas opostas. Desta forma o primeiro ponto diz respeito à definição clara eobjetiva das aulas. Quando um professor se depara com uma pergunta dessa natureza, a resposta pareceser óbvia e foi o que 81,25% responderam, mas surpreendentemente tivemos 6,25% que se recusaram areponde-la, com a alegação de quem deveria responder essa pergunta fossem os alunos. Porém a intençãodessa pergunta ser feita para os professores era saber se os mesmos tinham a capacidade de se autoavaliarem, na busca continua da melhor didática, já o restante 12,50% responderam que não definem com


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clareza os objetivos de suas aulas. Quando comparamos com as respostas dos alunos percebemos umacerta igualdade nas notas, apesar de partirem de relações opostas (ver gráfico 08).

Agora vamos analisar um critério que nos surpreendeu bastante, pois esperávamos uma variaçãomuito pequena ou até mesmo inexistente no quesito pontualidade. Tudo bem que tivemos um alto grau deexcelência no interior, segundo os alunos, mas obtermos 100% de pontualidade é bastante contraditório eno mínimo inusitado. Sendo assim, o que evidenciamos foi um excesso de orgulho por parte dos professores,e de certa forma uma falta de auto estima ,pois eles não tiveram a sensatez esperada para se auto avaliarem.Fato que nos impede de fazermos uma analise mais detalhada sobre o tema (ver gráfico 08).

Assim, o alvo de nossa analise agora é discutir se os nossos professores estão cumprindo o programade física adequadamente, principalmente no último ano do ensino médio, ano importantíssimo para oaluno que aspira o ensino superior.O que podemos perceber a esse respeito, foi à sinceridade da maioriados professores (68,75%) ao responder que não conseguem terminar o programa. Tal situação é decorrentede um enorme programa, destinado aos alunos de nível médio,praticamente impossível de ser terminadoem um ano.É claro que estamos levando em conta não só o término do programa, mais sim um términocom qualidade e com bastante tempo para uma boa revisão para o vestibular.Temos que ressaltar tambémo pequeno número de cargas horárias destinadas a cada turma, principalmente nas escolas públicas, ondea carga horária é baixíssima (ver gráfico 08).

Agora vamos tratar de um problema muito comum nos dias atuais, que é a questão do uso derecursos da internet nas aulas.Recursos que nos dias de hoje são indispensáveis para que o aluno e oprofessor tenham novas informações sobre a disciplina, pois como nos sabemos trata-se de um assuntoque já faz parte do nosso cotidiano. Com a pesquisa o que podemos perceber, foi o excesso de professoresque não atentam para o assunto, mesmo sabendo da importância de tal.Dos professores entrevistados(70,83%) disseram que não utilizam recursos da internet para enriquecerem suas aulas, isso deixou-nosbastante preocupados, pois como dissemos anteriormente é um recurso que auxilia tanto aluno quantoprofessor e ficar de fora disso, é estar se excluindo das informações do mundo não só na área da física (vergráfico 08).

4- Conclusão.

Segundo uma perspectiva educacional abrangente, o papel mais importante a ser cumprido pelaeducação formal é de habilita o aluno a compreender a realidade (tanto do ponto de vista dos fenômenosnaturais quanto sociais) ao seu redor, de modo que ele possa participar, de forma crítica e consciente, dosdebates e decisões que permeiam a sociedade na qual se encontram inserido.Desta forma, para que o alunoadquira a compreensão da importância de seu papel, é fundamental que os professores contribuam paraisso, porém não foi isso que percebemos. Na pesquisa encontramos uma série de fatores negativos- jámencionados- que contribuíram para a constatação dessa dura realidade, pois A grande maioria dos alunosdo ensino médio não vai estudar física mais tarde. Por isso, não tem sentido ensinar-lhes física como sefossem físicos em potencial. Eles serão, sobre tudo, cidadãos e, como tal, a física que lhes for ensinadadeve servir para vida, possibilitando-lhes melhor compreensão do mundo e da tecnologia.

Os resultados também vieram a ratificar as enormes distorções entre o ensino público e o privado,seja ele praticado na capital ou no interior do Estado.Porém para tentarmos mudar este quadro no ensinode física temos que adotar medidas que podem ser consideradas radicais, para fazer com que o alunoperceba uma física não dogmática, construtiva, para cidadania, dando ênfase em modelos, situações reais,elementos próximos do seu cotidiano de forma prática e atualizada, não deixando de lado as novidadesprovindas da física contemporânea.Certamente, uma física muito diferente daquela que não passa detreinamento para o vestibular. Um enorme desafio, com grandes implicações para a formação inicial econtinuada de professores e alunos.


1136

Apêndice de gráficos.

Gráfico 01

Gráfico 02

Gráfico 03


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Gráfico 04

Gráfico 05

Gráfico 06

Gráfico 07


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Gráfico 08

Referencias

[1] Comissão Permanente de Avaliação Institucional.Caderno de Avaliação 4. Belo Horizonte, Prograd-UFMG, 2001

[2] GREF (1993). Física.São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo.3v.

[3] Moreira,M.Antônio. (2000).Ensino de Física no Brasil:Retrospectiva e Perspectivas:Revista Brasileirade Ensino de Física, vol.22, Nº.1

[4] Pietrocola, Maurício. (2001). Ensino de Física (conteúdo, metodologia e epistemologia numa concepçãointegradora): Editora da Universidade de Santa Catarina


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CO-1-103

Rastreando partículas no mundo subatômico¨

Damião, Dilson J.a[[email protected]]Queiroz, Glória R.P.C.b [[email protected]]Mundim Filho, Luiz M.c[[email protected]]

aUniversidade do Estado do Rio de Janeirob Universidade do Estado do Rio de Janeiroc Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Neste trabalho relatamos uma proposta aos docentes de física de como apresentar aos seus alunosconceitos de Física Moderna, levando-se em conta seus conhecimentos prévios. O tópico aqui abordado éo mundo subatômico (Física de Partículas), o qual pretendemos apresentar a partir da visão (óptica).

Por que vemos?

Estamos rodeados por imagens de todos os tipos: nas ruas, dentro de casa, no trabalho, nas telasde televisão e nos computadores. Ainda que esses sistemas de imagem sejam diferentes entre si, todosutilizam o mesmo princípio físico: a difusão da luz, que é o fato da luz ser refletida por um objeto,espalhando-se em várias direções.

Podemos ver a seguir na figura 1, um esquema, primeiramente incompleto, para que os alunospossam mostrar suas hipóteses de como ocorreria a visão de um objeto, expressando suas concepçõesprévias. Neste esquema temos uma fonte de luz, um alvo (ou objeto) e o olho humano (detector). Ao lado,apresentamos o esquema completo, ele mostra que a luz emitida pela fonte chega ao alvo e é refletida emdireção ao detector.

Figura 1

Os olhos são utilizados como aparelhos coletores de informações visíveis, da mesma forma que osouvidos são utilizados como coletores sonoros. O agente transportador de informações, tais como: posição,cor e forma; é a luz, que ao penetrar nos nossos olhos funciona como uma espécie de código enviado pelosobjetos sobre os quais incide.

Para produzir uma imagem, os nossos olhos e cérebros analisam (decodificam) as informaçõesfísica e culturalmente, criando o significado da imagem em nossa mente. A codificação e a decodificaçãoestão presentes em todos os sistemas de imagem.

♦♦♦♦♦ APOIO: NPE3.


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A luz

A luz se constitui de fótons, partículas cujo comportamento tem natureza ondulatória. Logo, a luzque é uma radiação eletromagnética pode se manifestar como onda ou como partícula.

As radiações eletromagnéticas podem transportar informações, assim conseguimos distinguir osobjetos de acordo com a informação transmitida, ou melhor, detectada.

Usamos a informação de retorno das ondas (partículas) de luz para perceber nosso mundo. Outrosanimais como os morcegos, por exemplo, emitem e detectam ondas sonoras.

Figura 2

A luz como onda

Os efeitos de interferência e difração são exemplos do comportamento da luz como onda. Istoocorre, por exemplo, quando as ondas de luz se encontram num mesmo lugar e como resultado se anulamem algumas partes e se somam em outras, formando assim um padrão característico que chamamos deinterferência construtiva e destrutiva.

Figura 3 Figura 4 Figura 5


1141

A Luz como partícula

Em energias muito altas, a exemplo do que ocorre quando a luz interage com um átomo, se observamcomportamentos bem diferentes. A luz se comporta como partícula, golpeando os elétrons que orbitam osátomos. A esta partícula chamou-se fóton, como mencionado anteriormente.

Albert Einstein usou o fóton ao explicar o efeito fotoelétrico que ocorre quando determinada luz(radiação eletromagnética) ao bater num elétron de um átomo de um metal, o tira da órbita desse átomo.Einstein com essa explicação conseguiu o seu Prêmio Nobel de Física. Diferentemente de como muitospensam que ele recebeu pela relatividade.

Figura 6

Por que não temos muita facilidade para ver objetos pequenos?

Os nossos olhos, como dito anteriormente, só conseguem enxergar objetos utilizando-se de umtipo de radiação específica, a luz.

Podemos limitar essa região através do comprimento de onda, sendo o da luz em torno de 380 a760 nm. Esse comprimento de onda é suficientemente pequeno, para não precisarmos nos preocupar como problema da resolução, desde que só examinemos objetos maiores que alguns micrometros (10-6m).

Figura 7

Caso o objeto que se deseja detectar (ver) seja menor do que esse comprimento de onda, teremosuma perda na qualidade da imagem e já não conseguiremos obter todas as informações necessárias paraidentificá-lo.

Instrumentos ópticos

Já na antiguidade havia tentativas de reforçar a visão com auxílio de dispositivos óticos. Nasescavações de Nínive foram encontrados pedaços de vidro usados como lentes. Aristóteles refere-seclaramente a uma lente e Seneca descreveu o uso de globos de vidro para aumentar imagens. A partir do


1142

século XIV as lentes começaram a ser usadas comumente para corrigir defeitos de visão e como dispositivosde aumento.

Utilizando-se da reflexão e refração da luz, o homem é capaz de construir um grande número deinstrumentos ópticos com finalidades diferentes.

Dentre esses instrumentos, podemos destacar os microscópios para o estudo que estamos fazendo.

Os Microscópios são instrumentos usados para ampliarmos a imagem de pequenos objetos, queestão próximos ao instrumento e não conseguimos ver a olho nu, através de uma associação de lentes.

Limitação o comprimento de onda da luz visível.

Solução usar radiação cujo comprimento de onda é da ordem de grandeza do que se quer ver.

Microscópios Eletrônicos Microscópios ópticos

Figura 8 Figura 9 Figura 10 Figura 11

A historinha da caverna

Imagine que você é azarado o suficiente para cair em uma caverna sem nenhuma lanterna. Mas,você é sortudo o suficiente para levar com você 3 baldes de bolas (basquete, tênis e gude) que brilham noescuro. Figura 12.

De repente, você ouve um som de respiração. Será um urso sedento por sangue, ou simplesmenteseus amigos fazendo uma brincadeira com você?

Para descobrir, você arremessa de forma desesperada as bolas na direção da respiração e memorizaonde as bolas batem. Digamos que, ao fazê-lo, você percebe rapidamente os seguintes contornos do ser asua frente.


1143

Figura 12 Figura 13

Com qual tipo de bolas será mais fácil a identificação?

Na figura 13, vemos agrupadas as três formas que o ser se apresenta após a colisão com cada boladiferente. Inicialmente, como as bolas de basquete são grandes, não conseguimos ter outra informação anão ser o tamanho do ser. A seguir vemos as bolinhas de tênis, que já começam a nos dar uma noçãomelhor da largura e da forma. Finalmente, a imagem, construída com bolas de gude, aparece a sua frente,possibilitando que se identifique claramente o ser, o urso.

A bolas neste exemplo são sondas que podemos usar como instrumentos na identificação de coisasem geral. Quanto menor o instrumento, melhor será a qualidade do que queremos ver.

Cada vez menor

Os físicos não podem usar luz visível para explorar estruturas atômicas e/ou subatômicas porque ocomprimento de onda da luz é muito grande. Porém, uma vez que todas as partículas têm propriedade deonda, existe a possibilidade de diminuir seu comprimento de onda e utilizá-la como sonda. Mas, comofazer isso?

Figura 14


1144

Como os físicos fazem

A resposta surgiu com o príncipe Louis de Broglie, físico francês (1892-1987), que estudou adualidade onda-partícula. Ele reuniu a expressão clássica da quantidade de movimento linear (1) com asexpressões modernas da energia de uma partícula sem massa (2) e da energia do fóton (3), obtendo assima expressão do comprimento de onda (l) de uma partícula:

E surgem os Aceleradores de Partículas para nos ajudar

Como todas as partículas se comportam como ondas, os físicos usam aceleradores para aumentaro momento linear das partículas, diminuindo assim o comprimento de onda das partículas, o suficientepara utilizá-las como sondas nos átomos, da mesma forma que usamos as bolinhas de gude para melhoridentificarmos o urso dentro da caverna.

Como funcionam os aceleradores?

O acelerador pega uma partícula carregada e aumenta sua velocidade usando campos elétricos,que as atraem ou as repelem. Nos esquemas das figuras 15 e 16, observa-se que esse processo ocorre emvários pontos dos aceleradores, empurrando os pacotes de partículas. Após aumentar o momento lineardas partículas, conseqüentemente a sua energia, as atiramos contra alvos fixos nos aceleradores lineares econtra outras partículas nos aceleradores circulares. Em torno do ponto de colisão, existem detectoresque registram as várias fases do evento.

Nos aceleradores lineares, mais conhecidos como LINAC as partículas passam por toda a extensãodo acelerador.

Figura 15

Já nos aceleradores circulares, os mais comuns são os do tipo SÍNCROTRON, as partículas sãoaceleradas volta após volta e colidem-se dois feixes de partículas.

Nos aceleradores circulares obtemos um menor comprimento de onda, pois a partículas podemalcançar maiores energias.


1145

Figura 16

Outro uso dos aceleradores

Quando se quer usar partículas com massas pequenas para produzir partículas com massas maiores,tudo que se deve fazer é colocar as partículas de menor massa num acelerador, aumentando sua velocidade(o momento linear), e fazê-las colidir.

Durante essa colisão, as partículas se transformam em energia, que se converte em novas partículasde maior massa e menor momento. Então, estudamos suas propriedades.

É como se você encenasse uma colisão de frente entre dois morangos e obtivesse novos morangos,várias pequenas porções de bolotas, uma banana, algumas pêras, uma maçã, uma noz e uma ameixa.

Dessa forma a energia das partículas rápidas é utilizada para criar as partículas pesadas que osfísicos querem estudar.

Figura 17


1146


Neste trabalho apresentamos elementos iniciais para que docentes em física do ensino médio trilhemum novo caminho com seus alunos, a apresentação da física moderna, mais precisamente, o mundosubatômico. A analogia com a óptica permite ao professor o uso de vários recursos presentes em seu saberpara o desenvolvimento do tema, uma vez que os alunos, provavelmente, nunca estudaram nada relacionadocom o tema final de estudo. Assim, pode-se aproveitar de seus conhecimentos prévios. A partir do que foiapresentado, fica a sugestão para que o docente aborde um tema específico relacionado ao uso dosaceleradores de partículas para o trabalho com seus alunos.

Referência das figuras

1. http://www.aventuradasparticulas.ift.unesp.br/frames.html


3. http://acd.ufrj.br/ov/proin/telescopios/curso/imadifra.html

4. http://www.ifi.unicamp.br/~accosta/f429-14.html

5. http://rl531.bmstu.ru:3030/eng/links/

6. http://www.aeinstein.hpg.ig.com.br/efeitof.htm

7. http://www.if.ufrj.br/teaching/luz/img00002.gif

8. http://www.opticaroma.com/microscopios/ texto3.html

9. http://www.acne.com.br/bacterias/ bac_princ.htm

10. http://www.virtual.epm.br/cursos/genetica/htm/nucleolo.htm

11. http://www.unb.br/ib/cel/nvme/pmain.htm

12. http://www.tuke.sk/feikf/castice/cave.html






Bibliografia

A. Gaspar, “Física – Primeira Edição”, editora Ática, 2002.

C. Taylor & S. Pople, “Oxford Ciência para crianças”, editora Edelbra, 1996.

F. Ostermann, “Um texto para Professores do Ensino Médio sobre Partículas Elementares”, RevistaBrasileira de Ensino de Física, vol. 21. nº3(1999) 415.

http://www.aventuradasparticulas.ift.unesp.br/frames.html

http://public.web.cern.ch/Public

http://www.lepewwg.web.cern.ch.


1147

CO-1-104

Relato de experiência vivenciada em sala de aula em uma disciplina na qual aatribuição de nota não tem relação com a avaliação¨

Tatiane Henza[[email protected]]Mateus Marianib [[email protected]]

a UNIVATES - Centro Universitário b UNIVATES - Centro Universitário

Este trabalho consiste em um relato da nossa vivência em um curso de formação de professores,nas aulas de Física durante o 2º semestre de 2000 e 1º de 2001. Este curso da UNIVATES - CentroUniversitário situada na cidade de Lajeado, no estado do Rio Grande do Sul, forma professores comhabilitação integrada em Matemática, Química e Física para o Ensino Médio (14 a 17 anos).

As aulas abordavam, como foco central, as relações entre os conceitos de força e movimento etranscorriam segundo um método de avaliação inovador para nós. Nessas aulas, os alunos não sofriamcom a pressão de provas e notas. O trabalho em sala de aula consistia numa constante avaliação das idéiasprévias dos alunos através de debates, pesquisas, questionamentos, reflexões coletivas e individuais eauto-avaliações da evolução das concepções dos conhecimentos envolvidos.

O desenvolvimento do trabalho iniciou com um questionário envolvendo conceitos básicos sobreforça e movimento. O objetivo não era responder corretamente, mas sim de expressar os conhecimentossobre o assunto em questão. O professor orientou aos alunos que respondessem sinceramente, de acordocom suas idéias prévias, para conhecer as suas concepções e, a partir daí, orientar os trabalhos em sala deaula.

A partir da investigação das idéias prévias, o professor organizava dados sobre as nossas respostase os apresentava para a turma, demonstrando, assim, o pensamento geral sobre o assunto. A etapa seguintefoi o estudo e a pesquisa sobre a evolução histórica dos conceitos de força e movimento com o objetivo decomparar e compreender aspectos que mudaram ou que não mudaram ao longo da história sobre osconceitos de força e movimento. Então, os alunos contrastavam as suas respostas com o estudo históricofeito e com experiências práticas, se auto-avaliando quanto as suas concepções. As experiências práticasnos entusiasmavam pois a partir de suas observações conseguíamos tirar nossas próprias conclusões queserviam para comprovar ou nos incentivar a procurar uma explicação melhor, evoluindo em nossas idéias.

Cada aluno tinha um caderno de trabalho individual no qual, além dos apontamentos tradicionais,anotava-se tudo o que se passava na aula. Este caderno era utilizado como uma espécie de diário, onderegistrávamos nossas reflexões, dúvidas e conclusões. Ele foi muito importante para percebermos a nossaevolução, porque estávamos reformulando constantemente nossas concepções e ao voltarmos aos nossosregistros, tínhamos a sensação gostosa de perceber que tínhamos evoluído. Aquilo que pensávamos eacreditávamos não aceitamos mais, não porque o professor havia dado a resposta final, mas sim pelastrocas de informações e debates com os colegas, orientados pelo professor. Tudo estava registrado nonosso diário.

Os debates eram organizados constantemente em sala de aula para que expressássemos nossopensamento o que estimulava à curiosidade. Estávamos sempre construindo conhecimento. Isso motivouo crescimento da nossa autonomia em procurar soluções para dúvidas, registrá-las nos cadernos, discutí-las com os colegas e acompanhar a evolução das próprias concepções.

♦♦♦♦♦ APOIO: FAPERGS


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A avaliação se dava sem as provas tradicionais. Não havia intenção de atribuir valor numérico aonosso pensamento. As avaliações ocorriam em todos os momentos: nos debates, nos registros feitos noscadernos e, também, em trabalhos individuais. Tudo era avaliado, o método, o professor e o aluno. Asauto-avaliações eram a parte mais importante desse processo. Através delas podia-se perceber a nossaevolução real.

Não havia preocupação em estudar para ser aprovado. Todos eram aprovados, desde queparticipassem e se envolvessem no método, sempre com a abertura para criticar e questionar o trabalhoem questão. Nos sentimos mais livres para aprender desse modo, pois não tivemos preocupação comprovas e notas. Este sentimento era geral na turma, pois mesmo sem as cobranças tradicionais de médiaspara aprovação e de freqüência, os alunos freqüentavam as aulas normalmente e participavam ativamentedas atividades propostas com bastante motivação.

Destacamos, a seguir, alguns trechos de registros feitos nos diários de aula dos colegas referindo-se ao método de trabalho e a avaliação:

“Acho esse método muito bom, leva o aluno a querer descobrir as coisas sem ser obrigado. Terprazer em estudar. Acho que na nossa sala de aula temos que tentar fazer o mesmo, não de umahora para outra, mas aos poucos, conquistando o nosso espaço e mostrando aos outros, novoscaminhos para a educação.” Colega 1

“Gosto de saber que tenho a possibilidade de mostrar o que sei, mas também o que não sei, e soulivre para buscar, estudar e pesquisar sobre o que me interessa.” Colega 2

“Se a nota fosse considerada para avaliar o conhecimento do “sujeito”, com certeza estaria maispreocupada com ela e com o “decorar” a matéria, do que com o aprender.” Colega 3

“No início fiquei surpresa, pois estava acostumada com notas e provas. Agora, acho muito bomeste método de avaliar, pois escrevo o que penso, não tenho medo de errar. Busco informaçõesvariadas sobre todos os assuntos, pois não são impostas limitações e sim espaço para todos.Dedico-me ao meu caderno, faço com que ele seja o meu diário, colocando todas as informaçõesque julgo necessárias, por isso são válidas as auto-avaliações. Depois, mudamos nossas idéias epodemos fazer comparações, ver onde houve crescimento e onde estão nossas dúvidas e o queprecisamos “amadurecer”. Não precisamos de cobranças para sabermos o quanto é importantebuscar o novo, evoluir nos nossos conhecimentos, é um crescimento pessoal que cada um julga oquanto quer avançar.” Colega 4

Analisando essa vivência, concluímos que aprendemos muito mais neste período do que em todosos anos antecedentes da nossa vida escolar. Acreditamos que isso ocorreu porque fizemos parte daconstrução do conhecimento e não fomos apenas receptoras. Percebemos que a ciência acabada e prontaque nos foi apresentada na escola não nos deixava ir além desses conhecimentos. Nossas dúvidas ecuriosidades não esclarecidas impediam o crescimento do nosso interesse e raciocínio.

Esta vivência influenciou, também, a nossa postura em outras disciplinas mesmo quando os métodoseram diferentes desse. O incentivo ao espírito crítico, à autonomia e à vontade de aprender nos levou aaprender com mais facilidade, buscando constantemente o conhecimento para nossa futura vida profissional.

Além disso, acreditamos que a experiência vivenciada nos influenciou, para a futura prática docenteno sentido de conceber a avaliação de uma maneira diferente e, principalmente, de construir o conhecimentoa partir do que o aluno traz previamente. Isto tudo também influenciou ainda mais na vontade de serprofessor e enfrentar os desafios para uma educação melhor.


1149

CO-1-105

Representação do Sistema Solar:Uma proposta de Atividade para o Ensino Médio ¨

Severino, Elizabeth Z. G., Sousa, Paula F. F. de, Kawamura, M.ReginaInstituto de Física, Universidade de São Paulo

De que tamanho é a Terra onde vivemos?

O espaço, o universo e o sistema solar sempre desenvolveram uma enorme atração sobre oconhecimento e a imaginação humana, em todas as épocas. Os povos primitivos acreditaram que a Terraera o centro de todo o universo, enfatizando o egocentrismo humano. Algumas pessoas morreram aoprocurar contradizer tal teoria geocêntrica. Com a evolução do conhecimento humano, o Sol passou a sero centro do Sistema Solar e apenas uma pequena estrela de uma determinada galáxia, entre as milhõesexistentes no Universo.

Mas surge uma questão: como situar o homem nesse Sistema Solar... tão “distante”?

Quem nunca admirou o nascer e/ou o pôr-do-sol e não ficou maravilhado e extasiado? Mas seráque o tamanho que enxergamos representa a realidade? A que distância estaria esta tão bela e vitalmentenecessária estrela de nosso planeta Terra? E quanto aos outros planetas? Estes astros,praticamente“desconhecidos” pela maioria, mas atualmente bastante explorados em filmes. Quem nunca ouviu ou viualgo sobre Marte ou sobre os anéis de Saturno?

Enfim, o Sistema Solar faz parte do dia-a-dia de todos nós, mas praticamente é “ignorado” nocontexto escolar. Talvez por ser abstrato, não palpável e praticamente “invisível” a olho nu em sua totalidade.Por que não estimular a imaginação de nossos alunos, muitas vezes alimentada por filmes e noticiários?

Atualmente, no ensino de Física, o sistema solar é apresentado apenas no contexto do estudo dagravitação, privilegiando a análise das forças. Por outro lado, a grande maioria dos livros didáticos oumesmo enciclopédias apresentam imagens fora de escala, induzindo o aluno a ter uma vivência escolar quenão corresponde às relações de dimensões que prevalecem no universo. São poucos, ou até mesmo inexistemtrabalhos, projetos ou tentativas sobre este tema. Como conseqüência, a familiaridade com o sistemasolar, para o aluno do ensino médio, fica restrita a imagens, noticiários e filmes de ficção, longe do contextoescolar.

Paralelamente, a ordem de grandeza de espaço é um parâmetro importante para a consciência dapresença humana no universo e para a colocação da relação entre o ser humano e o meio ambiente. Emuma primeira aproximação, torna-se importante caracterizá-la através de representações significativas.Para isso não bastam os valores das distâncias envolvidas, em geral expressas em tabelas de números. Doponto de vista didático, é sobretudo importante que as relações de tamanho sejam explicitadas através derepresentações que permitam uma compreensão mais direta, com a percepção desses valores de formarelativa e mais intuitiva.

Este projeto baseia-se em uma tentativa de resgatar a visualização do sistema solar no contextoescolar, possibilitando sua compreensão a partir de dimensões imagináveis e conhecidas. Para isso, sãonecessárias algumas ferramentas de matemática e, sobretudo, o estímulo à motivação e criatividade doaluno. O enfoque se dá na construção da noção de distância e no conceito de escala, a partir de umarepresentação (“modelo”), em escala, capaz de fornecer uma imagem aproximada das relações de tamanhoque permitam situar os planetas no Sistema Solar.


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A Proposta

A proposta aqui apresentada é dirigida e foi desenvolvida com alunos do Ensino Médio. Consisteem construir um modelo, em escala, do Sistema Solar, representando o Sol e os planetas, em distânciascompatíveis com seus tamanhos. Tem por objetivo tornar um pouco mais concretas, para os alunos, asnoções de tamanho envolvidas no Sistema Solar, contribuindo para situar melhor nosso planeta no Universo.

Através dessa atividade, é possível discutir com os alunos o significado de um modelo representativo,suas contribuições e limitações. Podemos também levá-los a identificar outras situações em que modelosdesse tipo possam ser úteis. Além disso, pretende-se que os alunos sejam introduzidos a noções de escala,compreendendo sua necessidade para uma representação, e que se sintam motivados para isso na medidaem que delas necessitem. Assim, espera-se que o uso das relações de proporcionalidade (e sua representaçãona linguagem matemática) seja apropriado pelos alunos como uma ferramenta necessária para a resoluçãode seus problemas.

Como veremos, essa proposta envolve também a identificação e localização de fontes de pesquisa,por parte dos alunos, para a obtenção das informações necessárias. É muito possível também que eles sedeparem com dados diferentes, apresentados em diferentes fontes, possibilitando, quando conveniente, adiscussão sobre o significado dos valores encontrados.

Espera-se, portanto, que ao longo dessas atividades os alunos, trabalhando em grupo, tenham apossibilidade de desenvolver diferentes habilidades e que assuma para eles um sentido lúdico, instigando acriatividade.

Estrutura da Proposta

As várias etapas para a construção da representação do Sistema Solar estão apresentadas, deforma sintética, no quadro abaixo. A seguir, detalharemos cada uma dessas etapas, especificando asatividades que elas envolvem.

1. O desafio: De que tamanho é a Terra?

Para estabelecer a questão a ser trabalhada e apresentar a proposta, é possível utilizar outrassituações ou discussões anteriores em que já tenham sido tratadas questões relacionadas com tamanhos.De que tamanho é a Terra? Para nós, com certeza, é muito grande... Quanto tempo leva para dar a voltaà Terra? Quantos km teriam que ser percorridos para dar a volta à Terra? Quantos passos, alguémandando, teria que dar? Mas será que ela é de fato tão grande? E se considerarmos a Terra perto do Sol?Qual seria grande e qual pequeno/a? Questões desse tipo podem ser colocadas para discussão com osalunos, procurando problematizar a questão do tamanho e da necessidade de referências para comparações.Deve ficar claro para os alunos a necessidade, nesse caso, de tomar como referência o Sistema Solar. A

1. O desafio: De que tamanho é a Terra?

2. O levantamento de dados

3. Os tamanhos dos planetas

4. A construção dos planetas

5. As distâncias entre os planetas

6. Representação coletiva: modelo para o Sistema Solar

7. Discussão, significado do modelo e síntese


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partir desse momento, a proposta pode ser colocada, propondo a construção de uma “maquete”, organizandoo trabalho em grupos de quatro integrantes.

2.O levantamento de dados

Como uma primeira etapa para a realização da proposta, deve, então, ser solicitado aos alunos queprocurem localizar os dados e informações que eles considerem importantes e estabelecer um prazo paraque essa tarefa seja realizada. Em princípio, é interessante que cada grupo decida quais dados são necessáriose que tenham liberdade em suas pesquisas para trazer elementos que acharem interessantes. Também éimportante que cada grupo decida qual fonte (livros, internet, revistas, etc.) utilizar para suas pesquisas.

Na ocasião de reunir os dados, sugere-se que cada grupo apresente o que obteve. Nesse momento,para tornar mais fácil a comparação, deve ser solicitado que os dados sejam organizados em uma tabela,sendo discutida a construção da tabela. Após o confronto dos dados e das informações trazidas pelosvários grupos, é importante que se estabeleçam valores únicos para toda a turma e que cada grupocomplemente as informações que não tiver obtido inicialmente. Essa tabela passa a ser, então, a tabela dereferência para o restante do trabalho.

É interessante que a tabela contemple o maior número possível de informações por eles coletadas,mesmo que sejam incluídas outras informações adicionais àquelas necessárias a construção do modelo.Apresentamos a seguir um exemplo de uma tabela dessa natureza:

Algumas observações quanto a tamanho e distâncias, ou mesmo densidades, podem ser incentivadas.Por exemplo, é fácil reconhecer a diferença entre os planetas ditos internos, que incluem Mercúrio, Vênus,Terra e Marte e os demais, denominados de externos, no que diz respeito a tamanho, densidade, etc.

Nesse processo, é muito provável que surjam questões relativas às unidades a serem utilizadas e àforma de notação das distâncias, podendo-se também aproveitar a oportunidade para trabalhar a notaçãode números grandes como potências de dez.

Além disso, devem ser sistematizados à parte os valores de massa e diâmetro do Sol:

Massa do Sol: 1,99 x 1030kg

Raio do Sol: 6,96 x 108m

Mercúrio 0.3302 5,48 4880 58 1416 0,24

Vênus 4,871 5,24 12104 108 5832 0,62

Terra 5,9737 5,52 12756 150 24 1

Marte 0,6421 3,97 6787 228 24,5 1,88

Júpiter 1899,73 1,33 142800 778 9.8 11,86

Saturno 568,8 0,67 120000 1427 10,2 29,5

Urano 86,9 1,31 51800 2870 17,2 84

Netuno 103,0 1,65 49500 4497 16,1 164,9

Plutão 0,013 2,06(?) 6000 5900 154 247,7

Massa(1024kg)

Duraçãodo “dia”(horas)

Densidade103kg/m3

Diâmetro(km)

Dist. Sol(106km)

Duraçãodo “ano”(anos)


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3. O tamanho dos Planetas

Diante desses números, pode ser solicitado aos alunos que comparem os tamanhos dos planetas.Nesse caso, será importante introduzir a discussão sobre qual variável utilizar. É muito provável que tantoa massa como o diâmetro (ou o raio) sejam opções por eles apontadas em um primeiro momento, sugerindo-se que discutam a respeito. Uma análise da densidade deve auxiliá-los a optar pelos diâmetros dos planetascomo a variável mais apropriada para a comparação de tamanhos. A sugestão, então, será para que tomemcomo referência o tamanho da Terra, verificando qual o tamanho dos outros planetas em relação à Terra.Para isso, será interessante construir uma outra tabela, em que o diâmetro da Terra será representado pelonúmero 1, como se a unidade a ser utilizada passasse a ser “diâmetros da Terra”. Nesse caso, os alunospoderão utilizar uma relação de proporcionalidade que, num primeiro momento, seria simplesmente uma“regra de três”. Dependendo do interesse dos grupos, pode ser sugerido que procurem estabelecer arelação matemática que sintetizaria esse procedimento e que consistiria em dividir todos os diâmetros pelodiâmetro da Terra, desde que estejam conscientes de que essa “fórmula” é equivalente aos procedimentosde proporcionalidade.

Apresentamos a seguir apenas a coluna correspondente aos diâmetros do que seria o novo formatoda tabela:

4. A construção dos planetas

Para realizar a “maquete”, a etapa seguinte consiste em construir os planetas em três dimensões.Deve-se evitar representações sob forma de discos planos. Inicialmente, porém, pode ser sugeridoque representem os planetas em escala em uma folha de papel, através de desenhos (retas oucircunferências) comparando a Terra com os demais planetas e visualizando quanto um é maior/menor do que o outro. Nesse momento terá que ser discutido a idéia de escala e formalizado seuconceito, pedindo a cada grupo que explicite qual a escala (ou o fator de escala) que estará sendoutilizado, ainda que sob forma de “um diâmetro da Terra equivale a xxx cm” ou, até mesmo, sobforma de 1: xxxx, ou 1 para xxx.

De uma forma geral, embora todos possam utilizar a escala que quiserem, é interessanteincentivar a representação de planetas “pequenos”, pois, caso contrário, em uma próxima etapa, oSol assumirá tamanhos difíceis de serem representados. Durante o processo, na medida do possível,os tamanhos representados no plano devem ser “conferidos”, para não comprometer a construçãoposterior.

Com todos esses elementos, os alunos poderão partir, então, para a construção propriamente ditadas esferas correspondentes aos planetas. Deve ser estimulado ao máximo a escolha de diferentes materiaise a criatividade de cada grupo.

5. As distâncias entre os planetas

Uma vez que os planetas estejam construídos, a representação do sistema solar envolveria, então,o posicionamento dos planetas em torno do Sol. Para isso seria preciso dispor de uma área plana qualquer(cartolina, chão da sala, quadra da escola, campo de futebol, etc), posicionar o Sol no centro dela, atravésde alguma marca símbolo, e posicionar os planetas. É importante que o Sol fique no centro, já que osplanetas descrevem órbitas circulares em torno dele. O problema que se coloca, para isso, é imaginar qualo tamanho da área que será necessária e como representar as distâncias dos planetas ao Sol.

Mercúrio Vênus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Netuno Plutão

Diâmetro relativo 0,38 0,95 1,0 0,53 11,2 9,4 4,0 3,8 0,47


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Para que a representação do sistema solar tenha significado, é necessário que seja utilizada amesma escala para distância do planeta ao Sol e para o diâmetro de cada planeta. Isso é fundamental, pois,justamente, um objeto (ou um planeta) é pequeno ou grande dependendo da distância em que ele seencontra do observador (ou do Sol, nesse caso).

Esse desafio deve ser colocado para os alunos e estes devem ser incentivados a encontrar, para aTerra que cada um construiu, a que distância, no modelo, deveriam estar em órbita do Sol.

Para orientar os alunos, duas etapas podem ser identificadas. No entanto, é muito importante queeles sejam estimulados a resolver o problema por métodos próprios.

Em uma primeira etapa, poderíamos calcular, novamente, todas as distâncias dos vários planetasem relação ao Sol como distâncias relativas, tomando a distância Terra-Sol como unitária, da mesmaforma que já tinha sido feito para os diâmetros.

Nesse caso, teríamos uma tabela do tipo:

No entanto, certamente essas relações são ainda insuficientes, pois ainda não relacionam os “padrões”de referência um ao outro. Ou seja, não relacionam o diâmetro da Terra (diâmetro relativo 1,0 da tabelaanterior) com a distância da Terra ao Sol (distância relativa 1,0 na tabela acima).

Portanto, em uma segunda etapa, será preciso estabelecer a relação entre essas distâncias.Considerando a distância Terra-Sol: 150 x 106 Km = 150.000 x 103 Km e o diâmetro da Terra como sendo12.756 Km, temos que

Distância Terra-Sol = 12.000 diâmetro da Terra

estabelecendo, dessa forma, um único fator de escala para toda a representação, com desejado.

Nesse procedimento, poderíamos re-escrever a tabela das distâncias relativas em termos do diâmetroda Terra, o que nos forneceria

É sempre importante lembrar que esse não é o único procedimento possível e que certamente osalunos trabalham de forma menos sistemática. De qualquer forma, consideramos interessante que elesmesmo, em um momento seguinte, sistematizem o que fizeram.

Com esse procedimento os alunos poderiam finalmente localizar as órbitas dos planetas na áreaque delimitaram para sua representação. Consideremos, como exemplo, um determinado grupo que tenhaconstruído um planeta Terra com 5 cm de diâmetro. Nesse caso, em seu modelo, a Terra estaria a

12.000 x 5 cm = 60.000 cm = 600 m do Sol

ou o equivalente a aproximadamente seis quarteirões!!!

Na maior parte das situações, portanto, a escala que torna os planetas visíveis como aqueles poreles construídos, leva a distâncias do Sol muito difíceis de serem representadas, embora possam sempreser calculadas e imaginadas


Distância relativa 0,39 0,72 1,0 1,5 5 10 19 30 40


Distância relativa 0,39 0,72 1,00 1,5 5 10 19 30 40

Diâmetros da Terra 4.640 8.640 12.000 18.000 60.000 120.000 228.000 360.000 480.000


1154

Deixar que os alunos cheguem a essa conclusão por si mesmos é fundamental. É apenas atravésdessa surpresa que começamos a nos dar conta do quanto a Terra é pequena quando comparada com oSol.

Em uma hipótese altamente favorável, podemos supor uma Terra de 2 mm de diâmetro, ou seja, dotamanho de um pequeno caroço de melancia. Nesse caso, usando o mesmo procedimento que antes,poderíamos estimar que a Terra estaria a

12.000 x 0,2 cm = 2 400 cm = 24 m do Sol

Essa distância já seria algo, em princípio, que poderia ser passível de representação em um campode futebol, por exemplo.

Na maior parte dos casos, portanto, os alunos terão que imaginar por onde estarão passando seusplanetas em relação ao ponto que representa o Sol. Ainda assim, plantas da cidade poderiam ser utilizadas,representando nelas as órbitas dos planetas em torno da escola.

6. Representação coletiva: modelo para o Sistema Solar

A situação mais freqüente será a de que, a partir dos planetas construídos, as distâncias e aconstrução do modelo sejam difíceis de calcular e representar por cada grupo individualmente. A essasalturas, portanto, uma opção interessante seria partir para um trabalho coletivo, escolhendo para isso aconstrução que tivesse utilizado menores tamanhos de planetas ou aquela que fosse eleita pela classecomo a melhor. Nada impede, claro, que cada grupo continue com seus planetas. Alertamos, apenas,para possíveis dificuldades. De qualquer forma, qualquer opção deve ser amplamente discutida portodos.

Para termos uma idéia geral do problema, vamos considerar uma representação do sistemasolar que utilizasse a área de um campo de futebol, de 70 m de largura e 100 m de comprimento,situando o Sol em seu centro. Representando as órbitas como circulares e levando em conta que otamanho do sistema solar seja pouco maior que a distância a Plutão (ou algo em torno de 500.000“diâmetros da Terra”), para que fosse possível representá-lo completamente, a Terra deveria serrepresentada por uma esfera com 0,1 mm de diâmetro. Isso a tornaria praticamente invisível nocampo e difícil de ser representada! Há sempre a opção de representar apenas a órbita da Terra.Nesse caso, os 50 m de comprimento de cada lado do campo deveriam corresponder ao raio da órbitada Terra em torno do Sol, que, segundo os cálculos anteriores, corresponderia a 12.000 diâmetros daTerra. Ainda assim, a Terra deveria ser representada por uma esfera de 4 mm de diâmetro. Essesnúmeros revelam a dificuldade na construção de uma representação em escala e da criatividadenecessária para isso. Os modelos teriam, portanto, que passar a utilizar áreas maiores ainda ouplanetas muito pequenos.

Em todos esses casos, será importante também representar em escala o tamanho do Sol. A partirdos valores de diâmetro do Sol e diâmetro da Terra levantados inicialmente, é possível constatar que,aproximadamente:

Diâmetro do Sol = 110 x Diâmetro da Terra

Assim, quando a Terra for uma esfera de 1 cm de diâmetro, o Sol deverá ser representado por algoesférico, com 1,10m de diâmetro. E assim por diante.

Ainda como exemplo, apresentamos uma situação em que a Terra fosse uma bolinha de meiocentímetro de diâmetro e o Sol uma esfera de 55 cm de diâmetro. Nesse caso:


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A partir destes dados, podemos verificar que para o tamanho da Terra considerado, seria necessárioum plano de 60 m x 60 m, onde o Sol estaria no centro sendo que os planetas seriam minúsculos e estariambastante distantes do Sol, dando-nos, agora sim, a noção do vazio espacial existente no Sistema Solar. Éinteressante também observar que, na aproximação compatível com essas distâncias, a Terra e Vênus sãopraticamente do mesmo tamanho.

Qualquer que seja a representação escolhida, contudo, é indispensável que o Sol esteja posicionado nocentro de uma determinada área e que seja possível representar as órbitas (circunferências) dos planetas e nãoapenas as distâncias (linhas) ao Sol. É só nessa situação que nos damos conta do significado do Sistema Solar,do vazio que nele existe, das distâncias absurdas (e por isso chamadas astronômicas) entre os planetas.

Em uma representação desse tipo pode também ficar claro como a distâncias entre os planetasvaria, já que cada um percorre uma órbita e tem um período de translação diferente em torno do Sol. Emgeral, nas representações de livros didáticos ou mesmo de enciclopédias, os planetas aparecem alinhados,o que nos fornece uma falsa noção de “proximidade” entre eles.

7. Discussão, significado do modelo e síntese

Finalmente, uma vez montada ou desenhada e concluída a representação do sistema solar, seráindispensável voltar a colocar em discussão a questão central, ou seja, de que tamanho é a Terra? Paranós, uma enorme esfera; no sistema solar, uma pequeníssima esfera. Seria interessante levar os alunos arefletir sobre esse aspecto, estimulando que percebam as eventuais implicações que dele decorrem.

Uma vez que trata-se de uma atividade longa, é indispensável, também, retomar todo o processodesenvolvido, estimulando que os alunos sistematizem as etapas e os passos dados, desenvolvendo osentido da síntese. Os alunos poderão, ainda, ser convidados a avaliarem suas contribuições e odesenvolvimento da atividade. Nesse momento evidencia-se o que os alunos realmente assimilaram.

Realização e Desenvolvimento da Proposta

O público alvo deste projeto é constituído de alunos do primeiro ano do Ensino Médio, com idadesentre 14 e 16 anos. Na experiência que descreveremos, a seguir, ele foi desenvolvido em uma escola darede pública de São Paulo, em três turmas do 1º ano do Ensino Médio. Foram necessárias aproximadamente10 aulas de 50 minutos, considerando o tempo perdido durante as chamadas e intervenções.

Constava do planejamento escolar, desenvolver o tema Gravitação no último bimestre do ano. Entretanto,durante o ano, os alunos questionaram sobre o assunto apresentando dúvidas e interesse. Quando chegou omomento adequado, a professora usou uma aula resgatando e procurando estabelecer a motivação necessária.

A maioria dos alunos possui uma vivência limitada em Física e Matemática, apresentando dificuldadesem ambas as disciplinas. Além disso, são centrados em si mesmos, rejeitando ao extremo toda e qualquertentativa que exija reflexão.

Mercúrio Vênus Terra

Distância4.640 x 0,5 = 8.640 x 0,5 = 12.000 x 0,5 =

Planeta-Sol2.320 cm 4.320 cm 6.000 cm

ou 23 m ou 43 m ou 60 m

Diâmetro0,2 cm 0,5 cm 0,5 cm

dos planetas


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Essa idade é caracterizada pela curiosidade e “ociosidade”. Somente algo bastante estimulante emotivador geraria interesse e prontidão para efetuar uma proposta de trabalho.

Iniciados num movimento de independência, vaidade e rebeldia, a maioria despreza e se desinteressapor blá, blá, blá de aulas simplesmente teóricas. E muitos desacreditam e desconhecem seu potencial.

Estimular a produção de materiais, explorando a criatividade do grupo, é um fator cativante, quepode envolvê-los na atividade proposta, levando-os a acreditar em sua potencialidade gerando vontade deconhecer o tema do trabalho.

Os alunos das três turmas trabalharam em grupos de quatro integrantes cada um. A princípioparecia desafiador demais mas, com o decorrer do tempo, os alunos se engajaram e aproveitaram aomáximo tudo que podiam, envolvendo-se de forma positiva.

As etapas de pesquisas foram cumpridas. Logo na primeira etapa, no levantamento de dados, cadagrupo encontrou valores e informações sobre os planetas que nem sempre coincidiam entre si. O confrontodos dados por si só não foi suficiente para estabelecer quais valores deveriam ser utilizados. Com a intervençãoda professora, estabeleceu-se um critério e um conjunto de dados que passou a ser comum a todos os gruposincluindo o diâmetro do Sol e de cada planeta, além da distância de cada planeta ao Sol. Isso possibilitou adiscussão sobre as fontes pesquisadas e sobre o significado dos dados obtidos.

Resolvida tal questão e construída a tabela, o passo seguinte foi estabelecer o tamanho da Terracomo referência. Esse momento de cálculos foi bastante “resistido”. Mas enfim, aos “trancos e barrancos”todos fizeram os cálculos e tabelaram os valores. A principal dificuldade estava no fato de compreenderque a razão entres os diâmetros de um dado planeta e da Terra, era o recurso necessário para descobrir oquanto um planeta era maior do que o outro.

A partir desta tabela, os grupos se organizaram para construir seus planetas, em uma representaçãoespacial. Ou seja, os planetas deveriam ter volume. De qualquer forma, foram solicitados a representarinicialmente no plano quais as dimensões que iriam utilizar. Os desenhos foram feitos, mas alguns gruposusaram uma escala incompatível que acabou não permitindo a representação de todos os planetas, sendoobrigados a rever suas intenções iniciais. Foi nessa fase que os alunos descobriram o quanto os planetassão diferentes proporcionalmente. As escolhas de materiais e métodos foram livres, apenas mediadas,quando necessário, pela professora.

Os planetas foram montados de massinha, argila, bexiga, isopor, papel, plástico, grãos, bolinhasdiversas, enfim, cada grupo usou sua criatividade para fazer o melhor. Muitos enfeitaram seus planetas etodos conferiram e arrumaram as medidas dos diâmetros. Foi possível perceber também que, pequenasvariações nos diâmetros levam a representações em três dimensões com aparência muito diferente,permitindo aos alunos visualizarem as diferenças entre relações lineares e volumétricas.

Infelizmente a professora saiu da escola antes de finalizarmos o projeto. Aprendemos bastante comos desafios e algo muito gratificante foi acompanhar o desenvolvimento de cada grupo, onde cada integrantese responsabilizou por algo, aprendendo a trabalhar em equipe.

Comentários e Conclusões

O desenvolvimento da proposta demonstrou que é possível trabalhar com dimensões e competênciasmuito diversificadas mesmo em aulas de Física. Contudo, ao longo do processo, nem tudo foi fácil.Houve momentos em que o desafio parecia maior do que os alunos estavam dispostos a enfrentar. Entretanto,superadas as fases “difíceis”, a recompensa valia a pena, ou seja, ficaram contentes quando perceberam doque eram capazes. A maioria dos alunos descobriu seu potencial criativo e ficou empolgado ao apresentarseus planetas.


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A proposta que descrevemos não deve, no entanto, ser considerada como uma receita deprocedimentos a serem seguidos. A descrição das várias etapas não teve esse objetivo. Procurou-se, naverdade, detalhar os procedimentos e sistematizar estratégias no sentido, sobretudom de explicitar osobjetivos e exemplificar formas de encaminhá-lo. No entanto, acreditamos que será sempre necessário,diante da realidade de cada turma e de cada professor, a construção de projetos próprios, conduzidosconjuntamente através do diálogo de alunos e professores.


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CO-1-106

Resolução de Problemas: Experiências com esteRecurso Didático em Aulas de Física¨*

Luiz Clement# [[email protected]]Eduardo Adolfo Terrazzan# [[email protected]]

# Núcleo de Educação em Ciências - NECUniversidade Federal de Santa Maria - UFSM

A Resolução de Problemas no Ensino de Física, e em geral, no Ensino de Ciências e de Matemáticaé uma atividade para a qual uma parte significativa do tempo das aulas costuma ser dedicada. No entanto,vários autores sinalizam o fracasso generalizado das atividades de Resolução de Problemas tradicionalmenterealizadas, em função do baixo desempenho dos alunos neste tipo de atividade (Gil Pérez, MartinezTorregrosa e Senent 1988; Pozo, Crespo 1998; Peduzzi 1997; entre outros). Quando são questionadosprofessores a respeito desse fracasso, a grande maioria justifica atribuindo a falta, por parte dos alunos, deconhecimentos teóricos sobre os temas/conceitos e leis que os problemas abordam e ao seu escasso domíniosobre o aparato matemático necessário para resolvê-los (Gil Pérez, Martinez Torregrosa e Senent 1988).

Procurando superar o fracasso verificado neste tipo de atividade didática, alguns trabalhos identificamformas adequadas e satisfatórias de resolver problemas (baseados no estudo das ações de especialistas)para transmití-las aos alunos como metodologia efetiva para enfrentar problemas semelhantes que precisamser resolvidos. Mas, neste caso estamos diante de um paradigma de ensino/aprendizagem baseado natransmissão/recepção de conhecimentos já elaborados e cuja ineficácia tem sido observada e bastantediscutida na área de Ensino de Ciências.

Outra justificativa possível para o fracasso na Resolução de Problemas, em aulas de Física,Matemática e Ciências em geral, refere-se a equívocos praticados por professores nos seus planejamentosde ensino/aprendizagem (Gil Pérez, Martinez Torregrosa e Senent 1988). Isto também pode ser observado,se analisarmos os planejamentos de aula dos professores de física que atuam em escolas de nosso país,embora muitas vezes eles não o reconheçam.

O que temos claro é que, na maioria das vezes, os alunos simplesmente não aprendem comoresolver problemas; meramente memorizam soluções para situações que são apresentadas pelos professorescomo simples exercícios de aplicação. Isto é conseqüência do tipo de Ensino de Ciências ainda predominanteem nossas escolas, ou seja, ainda acredita-se que o conhecimento pode ser “transmitido verbalmente” eassim será “assimilado” pelos alunos. A falha disto, ao se tratar de atividades didáticas de Resolução deProblemas, é evidenciada quando os alunos conseguem resolver problemas similares aos anteriores, masfracassam ou desistem frente a novas situações.

Portanto, ao realizarmos um planejamento escolar envolvendo atividades de Resolução deProblemas, é necessário, antes de qualquer coisa, que se tenha claro a distinção entre o que se podeconsiderar um problema propriamente dito e o que se apresenta como um simples exercício. De formabastante genérica, pode-se afirmar que uma dada situação caracteriza-se como um problema para umindivíduo quando, ao procurar resolvê-la, não chegar a uma solução de forma imediata ou automática.Neste caso, necessariamente, o solucionador envolve-se num processo de reflexão e de tomada de decisõesculminando usualmente no estabelecimento de uma determinada seqüência de passos ou etapas.

♦♦♦♦♦ APOIO: CAPES, FAPERGS e CNPqEste trabalho contou com a colaboração da aluna-bolsista Morgana Silva Franco, no que diz respeito à video-gravação das aulas e aoestudo sobre a utilização de problemas nos MDs elaborados pelo GTPF.


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Já numa atividade envolvendo apenas exercícios, o que se observa é o uso de rotinas/passosautomatizados. Neste caso, as situações com as quais o indivíduo se depara já são por ele conhecidas,podendo ser resolvidas por meios ou caminhos habituais.

A partir destas considerações, defendemos que nos planejamentos escolares haja prioridade cadavez maior para as atividades didáticas de Resolução de Problemas, baseadas no tratamento de situações-problema mais próximos da realidade, ao invés delas se restringirem aos exercícios que exigem apenas aaplicação algorítmica de passos de resolução já decorados pelos alunos (atividades repetitivas). Essasatividades didáticas, além de desenvolverem a capacidade e autonomia dos alunos para enfrentaremsituações-problema do dia-a-dia, aprimoram o desempenho necessário frente às exigências impostas pelasociedade atual (DCNEM, 1998).

As atividades didáticas de Resolução de Problemas podem ainda ser elaboradas numa perspectivade abordar fenômenos cotidianos e/ou situações históricas, o que quer dizer, que elas propiciam umaforma de contextualização dos conteúdos escolares, minimizando seu caráter tradicional - “abstracionista”.Possibilitam assim, dentre outras competências, a capacidade de compreender situações novas, para asquais é importante que se estabeleça uma ponte entre a teoria e a prática. Nessa ponte são aproveitadassituações da vivência pessoal para o processo de construção dos conhecimentos escolares e também, apartir desses conhecimentos poderão ser obtidas soluções/respostas para experiências pessoais.

A Resolução de Problemas, como também a Experimentação, são citadas nas Diretrizes CurricularesNacionais do Ensino Médio (DCNEM) como atividades didáticas que propiciam a reconstrução doconhecimento e mobilizam o raciocínio, ou seja, fazem parte das atividades de ensino diversificadas queviabilizam o desenvolvimento de competências cognitivas superiores.

Para garantir a riqueza de possibilidades que se abrem nas atividades de Resolução de Problemasa sua elaboração/planejamento deve proporcionar, tanto o desenvolvimento de conteúdos conceituais(fatos/dados, conceitos e princípios), que têm sido tradicionalmente predominantes, como também osconteúdos de natureza procedimental (que em geral abordam técnicas e estratégias) e atitudinal (queincluem as atitudes, normas e valores, que de alguma forma permeiam todo o conhecimento escolar).

Nenhum destes três tipos de conteúdos pode ser trabalhado em sala de aula de maneira isolada, sequisermos um tratamento efetivo, apropriado e consciente, ou seja, é necessário manter relação entreeles. Por isso, deve-se ter claro que

“considerar procedimentos e atitudes como conteúdos do mesmo nível que os conceitos nãoimplica aumento na quantidade de conteúdos a serem trabalhados, porque eles já estão presentesno dia-a-dia da sala de aula; o que acontece é que, na maioria das vezes, não estão explicitadosnem são tratados de maneira consciente” (PCNEF, 1998).

As atividades de Resolução de Problemas, que se forem preparadas conscientemente permitem odesenvolvimento desta tríade de conteúdos, na medida em que os problemas:

• englobam leis, princípios e conceitos (conteúdos conceituais);

• requerem uma análise da situação problema, elaboração de hipóteses, planos e/ou estratégiasde solução, execução do plano, análise do resultado obtido, além da comunicação e explicaçãodo processo de resolução do problema (conteúdos procedimentais);

• envolvem, durante o próprio processo de resolução, também o trabalho em grupo, o respeitopela opinião e argumentação dos colegas, a motivação para resolver a situação-problema e oaprimoramento do gosto pela ciência (conteúdos atitudinais).

Por fim, vale lembrar que a diferença de natureza dos conteúdos escolares deve ser contempladade maneira integrada no processo de ensino e aprendizagem e não apenas em atividades específicas ou


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isoladas. Trabalhando assim, pode-se reduzir em muito a sensação negativa a respeito do trabalho docente,propiciando aos alunos atividades mais interessantes e motivadoras, que, consequentemente, deverãotrazer como resultado uma aprendizagem mais efetiva e mais significativa.

DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO

Para o desenvolvimento do presente trabalho, contamos com a colaboração de professoresparticipantes do GTPF/NEC - Grupo de Trabalho de Professores de Física do Núcleo de Educação emCiências, o qual tem se proposto a elaborar Módulos Didáticos (MDs) para desenvolvimento em aulasde física no Ensino Médio. Durante a preparação destes MDs, uma das tarefas deste grupo, e tambémum dos desafios, tem sido a inclusão de atividades de Resolução de Problemas para uso em sala de aula,foco do nosso trabalho.

Na seqüência vamos nos referir à estrutura e funcionamento deste Grupo; à forma de produção deMódulos Didáticos, à sua implementação em sala de aula; e à avaliação de todo o processo.

Breve Relato sobre as Atividades Desenvolvidas pelo GTPF/NEC1

O GTPF caracteriza-se fundamentalmente pelas atividades de atualização permanente dos currículosescolares da disciplina de Física do Ensino Médio e, ao mesmo tempo, de aperfeiçoamento da práticapedagógica de professores de Física, constituindo-se num trabalho permanente de extensão à comunidade.A partir de 2001 o GTPF está dividido em três subgrupos (GT1S, GT2S e GT3S). Cada subgrupo passoua se dedicar à elaboração de Módulos Didáticos (MDs) para uma das três séries do Ensino Médio.

Para a realização destas atividades o GTPF tem mantido regularmente Encontros Semanais, decerca de quatro horas de duração, tanto para a produção dos materiais de ensino quanto para oacompanhamento e avaliação de todas as ações realizadas. Sendo assim, conta com a participação de:

Professores de Física em serviço na região de Santa Maria/RS;

Alunos de Licenciatura em Física (UFSM) com Iniciação Científica em Educação;

Alunos de Pós-Graduação do Mestrado em Educação (UFSM);

Docentes da UFSM, pesquisadores em Educação em Ciências / Ensino de Física.

Dessa forma, procura desenvolver suas atividades seguindo um conjunto de objetivos, descriminadosabaixo:

Promover o aprofundamento conceitual e teórico-metodológico dos participantes do grupo nocampo da Física, da Didática e da Pedagogia;

Capacitar os participantes para a tomada de decisões no campo profissional da docência;

Promover a melhoria das práticas pedagógicas relativas ao Ensino de Física, nas escolas deEnsino Médio da região de Santa Maria.

Além das avaliações periódicas sobre o andamento do trabalho do grupo e dos Seminários Geraisentre os três subgrupos, realiza-se, a cada ano, usualmente nos meses de dezembro, janeiro e fevereiro,Encontros Gerais para avaliar toda a produção do ano e para traçar metas para as atividades do anoseguinte.

1 Para um maior detalhamento: TERRAZZAN, Eduardo. Grupo de Trabalho de Professores de Física: articulando a produção de atividadesdidáticas, a formação de professores e a pesquisa em educação. In: Vianna, D. M.; Peduzzi, L. O. Q.; Borges, O. N.; Nardi, R. (Orgs.).Atas do VIII Encontro de Pesquisa em Ensino de Física. São Paulo: SBF, 2002. (CD-Rom, arquivo: SC1_3.pdf)


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Elaboração dos Módulos Didáticos

Como o GTPF envolve professores de diferentes escolas e, por conseguinte, realidades distintas, adefinição de uma programação curricular básica comum a todos os participantes é feita por meio de umanegociação entre eles no início dos trabalhos de cada ano letivo, sempre no âmbito do próprio GTPF. Estanegociação procura levar em conta as experiências profissionais e as vivências de cada um em sua realidadeescolar mais imediata.

Cada Módulo Didático é estruturado de modo que os temas sejam desenvolvidos segundo ummodelo ou uma dinâmica básica constituída de três fases/etapas denominadas de Três MomentosPedagógicos (TMP), quais sejam: Problematização Inicial (PI), Organização do Conhecimento (OC) eAplicação do Conhecimento (AC). Entendemos que algumas atividades didáticas, pela sua importância,devam ser incluídas em todos os Módulos Didáticos. Assim, em cada Módulo buscou-se inserir, pelomenos:

• uma atividade de caráter Experimental, desenvolvida a partir de roteiros abertos;

• uma atividade de leitura, compreensão e discussão de Textos de Divulgação Científica ouequivalente;

• uma atividade de discussão sobre uma Situação da Vivência Cotidiana dos alunos, trabalhadanuma perspectiva de Resolução de Problemas;

• uma atividade com uso de Analogia como recurso didático para a compreensão de fenômenos,processos, modelos e/ou conceitos científicos;

No presente trabalho procuramos focalizar nossa atenção tanto às atividades de Resolução deProblemas planejadas, quanto àquelas efetivamente praticadas pelos participantes do GTPF. Assim, podemosafirmar que há dois objetivos que guiam este trabalho, quais sejam:

a) Estudar as formas de utilização de problemas nas atividades componentes dos Módulos Didáticos(MDs) elaborados pelo Grupo de Trabalho de Professores de Física (GTPF);

b) Estabelecer novas possibilidades para as atividades de Resolução de Problemas nos MDselaborados pelo GTPF, a partir das orientações apresentadas e discutidas na literatura da área

Síntese do estudo sobre a utilização de problemas nos MDs do GTPF

Primeiramente, nos propusemos a realizar uma análise crítica da ocorrência dos “problemas” nosMDs elaborados pelo GTPF. Para tal, analisamos os MDs elaborados, pelos subgrupos do GTPF, desde oano de 2000 a meados de 2002.

Desta análise constatamos que nos vários momentos de Problematização Inicial dos MDs apenasalgumas das situações trabalhadas podem ser caracterizadas efetivamente como problemas. Nos momentosde Organização do Conhecimento somente encontramos alguns exercícios que assumem a função deexemplificar situações conceituais. Já nos momentos de Aplicação do Conhecimento, encontramos aschamadas “listas de problemas” que na verdade são constituídas majoritariamente por “exercícios”, nosquais a resolução segue passos pré-estabelecidos ou exigem apenas aplicação direta de equações. Algunsdesses exercícios envolvem situações problema, porém, devido à estrutura de seus enunciados acabam porexigir apenas o uso de uma seqüência algorítmica.

No geral, nossa avaliação é de que este é um dos aspectos mais frágeis dos MDs elaborados, ouseja, apesar da proposição inicial do GTPF para a inclusão de situações da vivência cotidiana trabalhadasna perspectiva de Resolução de Problemas, isto praticamente não vem acontecendo.


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No sentido de superar esta deficiência, e com base em alguns modelos de Resolução de Problemasencontrados na literatura específica da área de Ensino de Física e Ciências em geral, sugerimos “novasformas” de Elaboração e Resolução de Problemas, configurando-as em Atividades Didáticas para inclusãonos MDs produzidos no GTPF.

Síntese do estudo sobre a elaboração de novas atividades de Resolução de Problemas a sereminseridos nos MDs

Consultando artigos publicados sobre esta temática, em revistas científicas da área de Educaçãoem Ciências, encontramos vários modelos de Resolução de Problemas (Polya 1995, Wallas 1926 aputPeduzzi 1997; Peduzzi 1997; Gil Pérez 1983, 1987; e outros). Tais modelos de resolução, embora apresentemnaturezas distintas uns dos outros, possuem um aspecto comum, a saber, estarem estruturados por etapasde resolução. Algumas das etapas destes modelos são semelhantes, demonstrando um consenso entre osdiversos autores quanto a sua importância no processo de resolução de um problema.

Para tanto, escolhemos um modelo de Resolução de Problemas, para orientar a preparação deatividades didáticas. Assim, dentre os vários modelos presentes na bibliografia estudada, o modelo deRP proposto por Daniel Gil Pérez e Joaquín Martinez Torregrosa (1983; 1987) nos pareceu o maisadequado neste momento. Este é um modelo de Resolução de Problemas como investigação,procurando favorecer uma dinâmica de sala de aula em que aspectos da investigação científica estejampresentes.

Os autores partem da idéia de que inicialmente não há necessidade estrita de se formular novosproblemas ou problemas mais complexos além daqueles já presentes nos planejamentos elaborados e/ounos livros didáticos adotados pelos professores. O que eles propõem, como encaminhamento, é atransformação das situações apresentadas nos exercícios usualmente trabalhados em sala de aula em“autênticos problemas”, a partir da transformação de seus enunciados. A meta principal é oferecer aosalunos uma formulação, o mais aberta possível, da situação que se quer estudar.

Em seguida, sugerem uma dinâmica de 04 (quatro) passos para o processo de resolução pretendida,a saber:

1. Análise qualitativa da situação e emissão de hipóteses

Realizar uma análise qualitativa antes de qualquer planejamento quantitativo é fundamental para acompreensão da situação problema que se encara e, também é necessária para evitar um operativismocego. A partir da consideração qualitativa da situação planejada, é possível passar para a formulação dehipóteses. As hipóteses são a luz da visão qualitativa do problema, elas que determinam o que se deveconsiderar, “dados” necessários para sua solução, ao contrário do que acontece num estilo empirista(favorecido pelo tipo habitual de enunciados) onde a tomada de dados é tida como ponto de partida.

2. Elaboração de estratégias de resolução

A elaboração de estratégias de resolução supõe a explicitação de uma concepção global do problemae evita o freqüente e ineficaz operativismo cego ou a repetição mecânica de exercícios similares. O tipo deenunciado proposto já impossibilita um simples manejo operativo de dados e incógnitas, graças a ausênciados primeiros. Ao solicitar a realização de estratégias se insiste na necessidade de realizar o equivalente,do que se faz num trabalho experimental, a representação do desenho do experimento, ou seja, se insistena necessidade de ter uma visão clara do que se tenta resolver e de como fazê-lo, sem cair em mimetismossem reflexão ou no puro ensaio e erro.


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3.Resolução propriamente dita do problema

Este momento da resolução se caracteriza pelo fato de constituir o estágio em que se efetua aresolução da situação problema. Esta solução é feita seguindo-se a estratégia estabelecida na etapa anterior,chegando-se assim a um resultado, ou seja, uma das respostas possíveis para a situação problema emquestão.

4. Análise dos resultados

A análise do resultado tem por objetivo verificar e contrastar as hipóteses emitidas, permitindoaveriguar até que ponto a visão qualitativa da situação (origem de todo o desenvolvimento) era correta oua estratégia seguida estava adequada.

O Papel do Professor no Modelo de Resolução de Problemas Proposto

Para o uso deste modelo de Resolução de Problemas em sala de aula, o professor precisa assumiralgumas posturas em sua prática pedagógica. Para isso, deve se abster de explicações detalhadas sobre osexercícios/problemas propostos e deve passar a atuar como uma espécie de “diretor de investigação”durante o processo de resolução (Gil e Torregrosa 1987). Pode parecer, à primeira vista, que o papel doprofessor perde um pouco de sua importância; mas, ao contrário, o professor passa a exercer uma funçãoessencial mediando e coordenando o processo de resolução.

Neste modelo, o trabalho do professor inicia com a elaboração de problemas e/ou com atransformação dos enunciados dos exercícios tradicionais (fechados) em reais situações-problema (problemasabertos). Em seguida, já com os problemas elaborados de forma mais aberta, prepara suas atividadesdidáticas de Resolução de Problemas utilizando o modelo descrito.

Já no que diz respeito à dinâmica de sala de aula, o professor deverá, preferencialmente, organizara turma em pequenos grupos que passarão a resolver os problemas propostos seguindo as etapas domodelo. Assim, sugere-se que o professor faça uma parada após cada etapa de resolução para uma discussãocoletiva onde se procurará algumas posições comuns a todos os grupos. Após esta parada dará seqüênciaao processo de resolução até passar por todas as etapas do modelo de resolução. Nessas sucessivasparadas, após cada etapa, e também nos auxílios individuais a cada grupo, o professor exercerá seu papelde diretor da investigação, ao ajudar a avaliar e validar as diferentes propostas, adaptando-as e tomandodecisões.

Organizar as atividades de Resolução de Problemas dessa forma não se constitui em uma tarefafácil, pois, no processo de resolução surgirão várias idéias diferentes, pensamentos divergentes; mas,certamente, tudo isso contribuirá para a realização de uma Atividade Didática muito mais rica e criativa,tanto para o aluno como para o professor.

Preparação da Atividades Didáticas de Resolução de Problemas

Já tendo escolhido o modelo de resolução, conforme descrito acima, preparamos algumas atividadesdidáticas de Resolução de Problemas. Analisaremos, neste trabalho as implementações, em sala de aula detrês destas Atividades. Duas destas implementações ocorreram em turmas de 2ª série do Ensino Médio euma delas em turmas de 3ª série do Ensino Médio, ambas da rede estadual da região de Santa Maria.

As atividades foram implementadas pelos professores participantes do GTPF. Para isso, as estratégiasforam elaboradas previamente pela equipe responsável por este estudo e posteriormente apresentadas ediscutidas nas reuniões do Grupo. A discussão com os professores foi acerca do modelo de resolução


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proposto e da dinâmica sugerida para o desenvolvimento das atividades de Resolução de Problemas emsala de aula.

Desta discussão concluímos que para a primeira implementação de atividades de Resolução deProblemas elaboradas numa perspectiva de investigação, haveria a necessidade de discutirmos o modelode resolução com os alunos, a partir de um exemplo. Esta apresentação e discussão do modelo foi vista,pelos professores, como sendo essencial para podermos exemplificar, para os alunos, alguns aspectos, asaber: o que é fazer uma análise de uma situação problema, levantar hipóteses, elaborar uma estratégia eanalisar um resultado (conteúdos Procedimentais).

Na seqüência, apresentaremos algumas considerações preliminares sobre a elaboração das atividadesde Resolução de Problemas, as quais foram feitas em função da análise das implementações destas em salade aula. A análise foi feita com base nas informações obtidas através da vídeo-gravação das aulas ministradas,de leitura crítica do material produzido pelos alunos e dos relatos trazidos pelas professoras aos encontrossemanais do GTPF.

RESULTADOS

A avaliação das Atividades Didáticas de Resolução de Problemas, elaboradas segundo o modeloapresentado anteriormente, foi realizada a partir de observações que se referem a todo o processo, ou seja,desde a elaboração até a implementação. Para tanto, tomamos como um dos parâmetros de análise odesempenho dos alunos nestas atividades.

Para guiar a avaliação do desempenho dos alunos e/ou grupos nas Atividades Didáticas de Resoluçãode Problemas, apontamos alguns aspectos, com os quais procuramos verificar se o aluno e/ou grupo:

1. Seguiu as etapas de resolução propostas no modelo;

2. Realizou uma análise da situação-problema proposta;

2.1. Esta análise foi registrada;

2.2. Realizou esquemas/desenhos para esclarecer/analisar o problema;

3. Formulou hipóteses;

3.1. Estabeleceu as variáveis relevantes, necessárias e suficientes;

4. Estabeleceu estratégias de resolução;

4.1. Estabeleceu relações entre as variáveis propostas;

4.2. Propôs formas alternativas de resolução;

5. Realizo análise do resultado obtido;

5.1. Justificou e argumentou a favor de sua resolução e de seu resultado;

5.2. Expressou-se claramente/adequadamente;

5.3. Cometeu erros conceituais;

5.4. Verificou ou refutou hipóteses;

6. A apresentação da resolução era coerente;

7. Houve perguntas durante o processo de resolução;

8. Demonstrou interesse na atividade;


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9. As relações entre aluno/aluno e aluno/professor eram boas;

10. Aceitou e/ou argumentou as colocações/propostas dos colegas;

Com base nos pontos acima discriminados, apresentamos na seqüência os resultados possíveis deserem feitos a partir da análise do material coletado (produção dos alunos e vídeo-gravação das aulas).Para tal, primeiramente, apontamos algumas considerações que dizem respeito à todas as implementaçõesanalisadas.

Nem todos os grupos de alunos passaram pelas 4 (quatro) etapas de resolução propostas nomodelo;

Os registros sobre a análise qualitativa, de forma geral, foram muito sucintos, ou seja, para osalunos/grupos que as fizerem, praticamente, resumiu-se em diagramas/desenhos sem nenhumadescrição complementar. Uma parte significativa dos grupos passou direto para a formulaçãode hipóteses, sendo que a análise qualitativa foi realizada apenas, de forma oral, nas discussõesinternas do grupo.

As hipóteses lançadas foram as mais variadas possíveis. Em alguns casos estas foram pensadase bastante discutidas internamente nos grupos, o que fez com que estabelecessem todas asvariáveis relevantes e necessárias para resolver o problema em questão. Em outros casos, ashipóteses foram apontadas muito rapidamente, levando os grupos a seguirem pensamentos deresolução equivocados, nos quais percebia-se claramente a falta da análise qualitativa cuidadosados problemas.

As estratégias de resolução foram bastante semelhantes em todas as resoluções e não houveapontamentos de outras estratégias que poderiam ser utilizadas para se resolver as situaçõesproblemas.

Na resolução propriamente dita, terceira etapa do modelo adotado, os grupos procuraram seguiras estratégias por eles elaboradas, chegando a resultados que decorriam destas e das hipótesesanteriormente estabelecidas por eles.

A grande maioria dos grupos procurou realizar uma análise do resultado encontrado e registrá-la. Até mesmo nos casos onde no transcorrer do processo de resolução foram cometidos errosde natureza conceitual, de forma geral, a argumentação e justificação do resultado foi favorávela sua reafirmação (ex: atribuição de um valor de 300 m/s para a velocidade de propação dasondas de rádio FM). Alguns grupos perceberam que nem todas as hipóteses levantadas naprimeira etapa foram utilizadas no processo de resolução, outros tiveram que estabelecer novashipóteses o que despertou neles a necessidade da justificação do resultado encontrado.

Podemos destacar ainda, que para este tipo de atividades houve um envolvimento considerávelpor parte dos alunos, sendo estimulado pela atitude de questionamento em sala de aula entreprofessor e aluno e também entre os próprios alunos, trabalhando em pequenos grupos.

Os aspectos que seguem dizem respeito a fatos isolados que ocorreram durante as implementaçõesem algumas turmas, quais sejam:

Nas aulas onde foram realizadas paradas, após cada etapa de resolução, para uma discussão emgrande grupo, alguns dos equívocos sobre o processo de resolução, acima mencionados, puderamser resolvidos já antes da resolução chegar ao final. Assim, os grupos tiveram a oportunidadede discutir a análise e emissão de hipóteses dos outros grupos e compará-las com as suas. Omesmo procedimento foi adotado para as demais etapas de resolução. Isso provocou boasdiscussões e propiciou uma certa unidade de pensamento sobre a resolução do problema, evitandoque equívocos fossem levados até o fim do processo de resolução e resolvidos apenas aí.


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Numa das turmas de 3ª série, no transcorrer da elaboração da estratégia de solução, os alunosbuscaram um espelho para realizar a experimentação de suas hipóteses e elaborar sua estratégiade resolução. Fato este que deixa claro que estas atividades propiciam e desenvolvem acriatividade e iniciativa dos alunos2.

Nas aulas em que as turmas não foram dividas em pequenos grupos, alguns alunos sentirammuita dificuldade para preparar e encaminhar um plano de resolução para os problemas propostos.Dessa forma, procuravam ajuda do colega ao lado ou ficavam sem fazer nada. Isso nos fazressaltar a importância do trabalho em grupo, particularmente para este tipo de atividade didática.

Por fim, durante a implementação das atividades didáticas de Resolução de Problemas os professorestiveram que demonstrar um grande conhecimento didático para mediar as mais variadas situações e idéiasque apareceram durante o processo de resolução. Para tanto, temos que continuar na preparação dosprofessores, mantendo discussões sobre a teoria relacionada a este tipo de recurso didático, bem como, sobreas vantagens e desvantagens de se trabalhar as atividades de Resolução de Problemas num enfoque investigativo.É neste sentido que parte de nossas atenções devem se voltar para superarmos algumas das dificuldades queencontramos na preparação e desenvolvimento destas atividades em sala de aula.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Apesar da aparente complexidade inicial de se trabalhar as atividades de Resolução de Problemasna perspectiva de investigação, estas mostraram ser atividades didáticas adequadas para o tratamento devários conteúdos conceituais da Física (fatos/dados, conceitos e princípios) e também para o tratamentode conteúdos procedimentais (técnicas e estratégias de resolução adotadas; argumentação oral e escrita) eatitudinais (atitudes, normas e valores). Além disso, este ensino de caráter investigativo, a partir da resoluçãode situações-problema, proporcionou aos alunos uma visão coerente, ainda que simplificada, da metodologiaempregada nas atividades científicas.

Através da observação das aulas e da análise das vídeo-gravações podemos concluir, ainda, que otrabalho em pequenos grupos deve ser explorado cada vez mais pelos professores em suas atividadesdidáticas, em especial, na Resolução de Problemas. Trabalhando em pequenos grupos, os alunos trocamidéias e afirmações entre si até chegarem a acordos que os levarão aos resultados dos problemas que sepropuseram a resolver. Este processo de resolução é compartilhado entre todos o que faz com que aaprendizagem ocorra nessa interação social de procedimentos cooperativos.

As dificuldades que se fizeram presentes durante todo o processo de desenvolvimento das atividadesde Resolução de Problemas em sala de aula, nos parecem possíveis de serem superadas através de vivênciasmais freqüentes com situações didáticas dessa natureza, as quais envolvem uma compreensão abrangentedos condicionantes das mesmas em questão.

Em fim, podemos afirmar que as atividades de Resolução de Problemas trabalhadas nesta perspectiva,proporcionam um ambiente mais adequado para uma aprendizagem efetiva, oportunizando um melhorentendimento da Física e contribuindo para a formação de uma postura de contínua busca de conhecimentos.

2 O problema apresentado solicitava considerações necessárias para a instalação de um espelho de modo que uma pessoa enxergue suaprópria imagem por inteiro.


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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Carvalho, Anna Maria P. de (coord.), et al. Termodinâmica um ensino por investigação. São Paulo:Faculdade de Educação da USP, 1999.

COSTA, Sayonara Salvador Cabral da; MOREIRA, Marco Antônio. Resolução de problemas I: diferençasentre novatos e especialistas - Investigações em Ensino de Ciências, Porto Alegre, IF/UFRGS, 1,24-41, 1996.

CUDMANI, Leonor C. De. La Resolución de Problemas en el Aula - Revista Brasileira de Ensino deFísica, São Paulo, SBF, 20(1), 75-85, 1998.

Diretrizes Curriculares Nacionais Da Educação Básica. Resolução nº 3, CNE/CEB, Brasília, 1998.

GARRET, Roger M.. Resolver problemas en la enseñanza de las ciencias – Alambique, Barcelona, Graó,5, 6-15, 1995.

Gil Pérez, Daniel, et al. Tiene sentido seguir distinguiendo entre aprendizaje de conceptos, resolución deproblemas de lápiz e papel y realización de prácticas de laboratorio? - Enseñanza de las Ciencias,Barcelona, v.17, n.2, 311-320, 1999.

GIL PÉREZ, Daniel; MARTÍNEZ-TORREGROSA, Joaquín; SENENT PÉREZ, F.. El fracaso em laresolucion de problemas de física: uma investigación orientada por nuevos supuestos - Enseñanzade las Ciencias, Barcelona/Valência, UAB/UV, 6(2), 131-146, 1988.

GIL PÉREZ, Daniel; MARTÍNEZ-TORREGROSA, Joaquín;. A model for problem-solving in accordancewith scientific methodology - International Journal of Science Education, Londres, Taylor & Francis,5(4), 447-455, 1983.

GIL PÉREZ, Daniel; TORREGROSA, Joaquin Martinez. La Resolución de Problemas de Física: UnaDidáctica Alternativa . Madrid: Ministerio de Educación y Ciencia; ed. Vicens-vives, 1987.

LOPES, B.; COSTA, N.. Modelo de enseñanza-aprendizage centrado en la resolución de problemas:fundamentación, presentación e implicaciones educativas - Enseñanza de las Ciencias, Barcelona/Valência, UAB/UV, 14(1), 45-61, 1996.

Parâmetros Curriculares Nacionais (5ª a 8ª séries, Ensino Fundamental). Secretaria de EducaçãoFundamental, MEC/SEF, Brasília, 1998.

Parâmetros Curriculares Nacionais (Ensino Médio, parte 3): Ciência da Natureza, Matemática e suasTecnologias. Secretaria de Educação Média e Tecnológica, MEC/SEMT, Brasília, 1999.

PEDUZZI, Luiz O.Q.. Sobre a resolução de problemas no ensino da física - Caderno Catarinense deEnsino de Física, Florianópolis, UFSC, 14(3), 229-253, 1997.

PERALES PALACIOS, F.J.. La Resolución de Problemas: Una Revisión Estructurada - Enseñanza delas Ciencias, Barcelona/Valência, UAB/UV, 11(2), 170-178, 1993.

POZO, Juan Ignácio (org.). A solução de Problemas: Aprender a resolver, resolver para aprender.Artes Médicas, Porto Alegre, 1998.

POZO, Juan Ignácio; CRESPO, Gómez M. A.. Aprender y Enseñar Ciencia. Editora Morata, Madrid/ESP, 1998.

PRO BUENO, Antonio de. Se pueden enseñar contenidos procedimentales en las clases de ciencias? -Enseñanza de las Ciencias, Barcelona. 16(1), 21-41, 1998.


1168

REIGOSA, Carlos E.; JIMÉNEZ, Maria Pilar. Interacciones de los Estudiantes Durante la Resolución deun Problema: Estudio de caso – Alambique, 30, 75-80, 2001.

ROMERO AYALA, F.. Una Pequeña Reflexión sobre los Problemas de Investigación de la Didáctica delas Ciencias - Enseñanza de las Ciencias, Barcelona/Valência, UAB/UV, 16(1), 171-174, 1998.

Terrazzan, E. A.; Hernandes, C. L.; Chaves, T. V. Currículo e mudança didática em sala de aula:acompanhando a prática pedagógica de professores em serviço. In: Abib, M.L.S. et al. (Eds) Encontrode Pesquisa em Ensino de Física, VII, 2000, Florianópolis, Atas do evento. São Paulo: SociedadeBrasileira de Física, 2000. (CD-ROM, arquivo: c053-193.pdf) (texto 15p).

Terrazzan, E. A.; Hernandes, C. L.; Chaves, T. V. Participando em grupos de trabalho, atualizando currículose transformando a prática pedagógica. In: Congreso Iberoamericano de Educación en CiênciasExperimentales, II, 2000, Córdoba/Argentina, Atas do evento. Córdoba/Argentina, 2000. (arquivo:T2-050.doc) (texto 3p).

TERRAZZAN, Eduardo. Grupo de Trabalho de Professores de Física: articulando a produção de atividadesdidáticas, a formação de professores e a pesquisa em educação. In: Vianna, D. M.; Peduzzi, L. O. Q.;Borges, O. N.; Nardi, R. (Orgs.). Atas do VIII Encontro de Pesquisa em Ensino de Física. SãoPaulo: SBF, 2002. (CD-Rom, arquivo: SC1_3.pdf).


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CO-1-107

Revitalização de alunos monitores no ensino médio de física: uma proposta

Oliveira E.R.a [[email protected]]Hosoume Y.b [[email protected]]

aInstituto de Física da Universidade de São Paulo e Faculdade de Educação da Universidade de São Paulo b Instituto de Física da Universidade de São Paulo

Dentre os grandes desafios que a educação moderna nos apresenta destaca-se um que, talvez sejauma das maiores pérolas, tão almejada pelos pescadores de ostras das encostas marinhas: a autonomia doseducandos, numa perspectiva solidária de construção do conhecimento.

Sob esta meta ou outras afins, diversas propostas de ensino têm apresentado o desafio de promoveros educandos, da condição de expectadores passivos para agentes ativos co-responsáveis pela elaboraçãode seu aprendizado. Mas, dependendo da ênfase dada a este aspecto ou à forma como as atividades emsala de aula são encaminhadas, correm-se riscos de se reforçar aspectos tão polêmicos e, por demais,perniciosos ao nosso modo de vida atual: a individualidade e, como conseqüência desta, a competitividade.

Este trabalho não se presta a fazer juízo moral destes valores para a sociedade, menos ainda desentencia-los como valores históricos, ou mesmo psicológicos, desprezíveis e incipientes. Há argumentosde sobra nas diversas filosofias e ideologias para discorrer sobre suas conquistas e seus riscos. Aqui apenasse pretende propor uma estratégia de ensino que ilumine a sala de forma mais ampla, em oposição a focosorientados sectários e detentores de pseudo-verdades, tão comuns em nossas mentalidades modernas.

O modelo de sociedade harmoniosa, colaborativa e totalmente integrada, apesar de utópica, nãodeve deixar de figurar em nossos horizontes idealísticos, guardando seu justo papel de orientador docaminho a seguir, de sinalizador dentre as diversas opções que o ser humano pode escolher para seu modode vida. Professores e educadores assumem papel importante nesta proposição de caminhos aos educandosque, mercê de inúmeras influências e interesses sócio-culturais, encontram na escola alguns atores a maisque também os influenciarão na formação de seus valores e crenças.

É com este imaginário que ressurge esta proposta de trabalho com alunos monitores de física noensino médio. Há tempos a prática de promover monitorias discentes no Ensino Médio fora abandonada,sendo usada mais sistematicamente nas faculdades. Seja pela motivação de iniciar os estudantes universitáriosao mundo da pesquisa, seja por necessidades práticas que cada disciplina demanda, esta prática revela seuvalor ao promover estes estudantes monitores à condição de maior responsabilidade dentro da disciplinaem que trabalha, somando a isto, maiores oportunidades de contatos mais profundos com os assuntos deque gosta. Coordenando grupos de estudo, listas de exercícios, plantões de dúvidas, ministrando aulas,encaminhando trabalhos etc, estes monitores agilizam as tarefas na disciplina, desobstruem os docentespara um atendimento mais personalizado possível, favorecem um retorno sobre os desempenhos em testese avaliações mais célere e tornam mais próximos as pessoas que personificam os conhecimentos que tantodesafiam os estudantes.

Os Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio (PCNEM), além de propor o ensino apartir de elementos significativos devidamente contextualizados numa vertente interdisciplinar, apontampara a urgência de se orientar a educação para a promoção de valores como a sensibilidade e a solidariedade,atributos de cidadania tão urgentes num mundo em constantes e alucinantes transformações. Uma dasjustificativas para a utilização de monitores discentes em níveis universitários, dentre outra, é a de seoportunizar a estes monitores experiências mais personalizadas e profundas no ramo de conhecimento deseu interesse, dada à iminência de sua atuação profissional na sociedade. Entretanto, a Lei de Diretrizes eBases para a Educação (LDB/96) passa a considerar o ensino médio como a última e complementar etapa


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da Educação Básica, apontando para um ensino em que os conhecimentos não sejam apenas de cunhotécnico, mas também que favoreça uma cultura mais ampla, que contribua na ampliação de instrumentospara que o educando possa já atuar sobre seu mundo de forma construtiva. Nesta vertente, o ensino médiose apresenta não somente como fase intermediária para se chegar à universidade, mas também como umafase terminal de um processo com finalidade cultural em si. Neste sentido, as monitorias discentes para oensino médio se justificam valendo-se dos mesmos argumentos utilizados no ensino universitário, uma vezque abrem horizontes para que os educandos experimentem novas possibilidades frente aos desafios queaquela disciplina lhe apresente.

Na experiência aqui detalhada, pôde-se perceber situações vivenciais em que conflitos entre odestaque da liderança do monitor e a resistência dos demais colegas em aceitá-la tornaram-se objeto depensar o mundo, o próprio desenvolvimento das ciências; o aprendizado das atribuições dos monitores eseus empenhos em executar suas funções, possibilitaram auto-descobertas interessantes; a organizaçãodesta equipe de monitores, sua relação democrática com o professor, uma nova experiência de escuta deopiniões e debate franco de idéias, fez com que estes monitores percebessem que, com espaço para atuar,eles próprios se tornavam responsáveis pelo ambiente de estudo.

Dentre os ganhos pedagógicos, para além das questões a respeito das inter-relações estabelecidascom esta proposta, destaca-se a capacidade de manter um ritmo de aulas de forma freqüente com conteúdosnovos sem perdas ou desânimo por parte dos estudantes, coisa difícil de se conquistar num esquematradicional de aulas sem apoio externo. A angústia por parte dos estudantes, diante dos assuntos novos quese afiguravam com o passar das aulas era comum, mas a gama de recursos potencializados com as monitorias,ao mesmo tempo que desmontavam os argumentos que justificavam a apatia frente ao ritmo das aulas,colocavam todos em prontidão para irem ao encontro das soluções de suas dúvidas no momento em quesurgissem.

Um último aspecto digno de destaque nesta introdução é o papel do docente nesta proposta. Ficouclaro que o professor que se dispõe trabalhar com monitores discentes deve ter em mente que habilidadesde administração de talentos e conflitos serão exigidas o tempo todo e que sua concepção de democraciaestará na berlinda. Trata-se de um aprendizado tanto para docentes quanto para os estudantes e istotambém foi objeto de sistemáticas discussões com as classes a fim de afinar os trabalhos dos monitoresjunto aos seus colegas. Estes momentos se revelam fecundas oportunidades de labor colaborativo entre osprofessores das demais áreas, fomentando aspectos históricos a partir de fatos acontecidos nas salas deaula, situações sociais diversas que ocorrem no mundo todo e, em particular em nosso país e de valoreshumanísticos, bem como as ações conseqüentes destes valores, favorecendo a evidenciação da visão demundo do educando.

Contexto em que surgiu a proposta de monitoria de física

Esta proposta surgiu no contexto das aulas de física em uma escola particular do bairro de Moema,na cidade de São Paulo. Trata-se de um colégio de ordem religiosa franciscana, mas que em nada influenciouno surgimento ou na implementação do projeto, senão no consentimento da orientação pedagógica parasua execução.

O colégio é conceituado e tradicional no bairro, atendendo desde o maternal até o ensino médio.Com as classes de ensino médio funcionando pelas manhãs, a grade curricular de primeiro ano do ensinomédio foi montada contemplando quatro aulas semanais de física, o que no contexto geral das escolassecundárias demonstra uma ótima ênfase à formação científica. Com um discurso humanista a coordenaçãopedagógica orienta os professores na linha das mudanças recentes propostas pelos PCNEM, endossandoa adoção do material do GREF – Grupo de Reelaboração do Ensino de Física – por sua estratégia deensino se pautar no cotidiano do aluno, numa perspectiva contextualizante com recorte tecnológico. O


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tema de física desenvolvido durante o primeiro ano foi Mecânica. O colégio trabalha com projetosinterdisciplinares de série, cuja função é procurar dar um corpo mais estruturado ao conjunto das disciplinasdentro da série, sem descaracterizar disciplinaridade dos conhecimentos. Cada grupo de professores deuma mesma disciplina é assessorado por professores universitários gabaritados, presentes periodicamentenas reuniões pedagógicas com o objetivo de auxiliar nos planejamentos, nos projetos, nas próprias aulas,dentro das linhas estabelecidas pela orientação pedagógica.

Num regime de fechamento trimestral de notas, os três trimestres do ano são marcados pelo projetode sério com eventos pontuais marcantes, como uma saída de estudo do meio, um dia cultural ou outroseventos propostos pela equipe de professores da série. Estes projetos de série se exprimem através demetáforas significativas que procuram dar a essência de seu conteúdo aos que neles estão envolvidos,tanto professores quanto alunos. Em particular, o primeiro ano usa a metáfora da metamorfose, dastransformações, inspirado na realidade psico-social a qual os estudantes desta idade estão submetidos.

A proposta de monitoria discente de física foi aplicada nas seis turmas de primeiros anos do ensinomédio do colégio, com uma média de trinta alunos por sala. Ela surgiu após o início do período letivo,logo após as primeiras avaliações, a partir do sentimento do professor de que não seria o bastante trabalharapenas com as aulas elaboradas a partir do material adotado para dar conta de modo satisfatório, de todoo planejamento inicial, num contexto de sala de aula um tanto conturbado, típico de alunos adolescentesingressantes numa nova realidade de ensino e refém de inúmeras transformações nas diversas esferas desuas vidas. Neste contexto se inserem as disputas interpessoais de auto-afirmação dos adolescentes, abusca de aceitação pelos seus grupos, a constituição de sua própria identidade sendo reelaboradapermanentemente e novas atribuições, novas expectativas sobre seu papel como estudante.

A proposta de monitoria discente de física

A proposta original foi pensada inicialmente tendo a função da monitoria como algo itineranteentre os alunos de uma mesma sala, ou seja, a cada trimestre os dois monitores da sala seriam trocados, detal modo a dar oportunidade a todos os interessados e capacitados em participar. Entretanto, ao se escolheros primeiros monitores, os assessores de Física sugeriram que talvez fosse mais produtivo trabalhar deforma a aumentar a quantidade de monitores a cada trimestre, sem dispensar nenhum e, com isto, distribuirfunções a todos de forma a agilizar as diversas atividades e propostas que o fluxo das aulas demandassem.Assim foi feito.

Portanto, o grupo de monitores cresceu com o passar dos trimestres, iniciando com dois no primeirotrimestre e chegando a cinco por sala no terceiro trimestre. Com isto, a sexta parte da quantidade total dealunos de primeiros anos eram monitores, o que equivalia a uma das seis salas.

Os critérios de escolha dos monitores também não foram os mesmos a medida que a equipeaumentava: foram desde desempenho nas avaliações, indicação dos colegas monitores, desejo manifestoem ser monitor, convite direto do professor por conta de estratégia de um maior envolvimento de umgrupo de alunos nas aulas de física, ao qual este convidado pertencia ou uma combinação destes critérios.Entretanto, o critério utilizado para dar início à proposta foi o do desempenho nas primeiras avaliações.Os estudantes de cada sala que conseguiram obter melhores notas foram convidados a participarem daequipe. Caso houvesse recusa de algum deles, abria-se a oportunidade para que os seguintes em desempenhofossem convidados. Desta forma, após as primeiras avaliações, ficamos com uma equipe de doze monitores.

Dentre as atribuições que estes monitores assumiam, estava a predisposição em participar das reuniõessemanais de monitoria, às sextas-feiras após as aulas. Estas reuniões tinham a duração média de uma hora ese prestava a clarear seus papéis junto aos seus colegas, organização para atividades de laboratório, listas deexercícios e atividades interdisciplinares do projeto de série, além de ser um espaço de escuta para o professor,acerca do desenvolvimento das aulas, as impressões e reclamações dos estudantes e discussão sobre como


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resolver as dificuldades que surgiam. Além disto, à medida em que as funções eram distribuídas entre osmonitores, outros momentos de reuniões se faziam necessários, a fim de se prepararem para as aulas nasquais eles iriam atuar de forma mais direta: preparação de experimentos em laboratório, resolução das listasde exercícios, organizações e preparações de ambientes para as atividades didáticas planejadas etc.

Outra atribuição importante para os monitores era o apoio em sala de aula junto aos colegas comdificuldades na matéria. A idéia de que os monitores deveriam ter condições de suprir todas as dúvidas que oscolegas tivessem permeou a cabeça de monitores e demais colegas o tempo todo, apesar do professor procurarorientar a todos sobre o papel real da monitoria nesta atribuição, qual fosse, o de encaminhar as dificuldades.Este encaminhamento poderia se dar tanto na solução das dúvidas que os colegas tivessem quanto na orientaçãodeste estudante com dificuldades para conversar com o professor em momentos fora da aula. Caso se percebesseque as dificuldades eram recorrentes num número considerável de estudantes numa turma, demandava-seentão a necessidade de retomar os conteúdos ou as atividades em questão para maior esclarecimentos. A fimde apoiar esta atribuição dos monitores foi montada uma Ficha de Atendimento em Classe, preenchida pelosmonitores sempre que atendia as dificuldades dos colegas. Esta ficha era recolhida nas reuniões semanais etrocadas por outras novas para serem usadas durante a próxima semana. Nelas constavam os atendimentoscom os devidos encaminhamentos. O professor então, separava os atendimentos assinalados com‘encaminhamento para o professor’ e convocava estes alunos para sanar suas dúvidas.

Outra atribuição a qual os monitores se dispunham era de estar na escala de plantões de física que oprofessor dava semanalmente. A cada plantão, dois monitores eram escalados para apoiar os estudos juntoaos estudantes que se inscreviam para os plantões nas datas agendadas. As inscrições para os plantões porparte dos estudantes eram controladas pelos monitores da sala que, durante a semana, preenchiam uma fichacom os dados de cada inscrito, juntamente com o assunto que ele desejava ver esclarecido no plantão.

Desde o início esteve no acordo pedagógico com os monitores que parte de sua nota do trimestre seriadevido ao seu desempenho nesta função, sem decréscimo caso este desempenho ficasse aquém do esperado. Osmonitores que não se adaptassem às atribuições poderiam renunciar quando quisessem e sua vaga seria cedidaa outro colega da sala. Sobre sua nota incidiriam apenas os critérios acordados com o restante da turma.Portanto, as notas de monitoria sempre funcionaram como bônus, sem qualquer ônus de sua parte.

Resultados da aplicação da proposta

A aplicação da proposta pode ser melhor compreendida a partir da análise do questionário deavaliação final aplicada à equipe de monitores, no final do ano letivo. Segue abaixo um modelo doquestionário aplicado aos monitores. Neste modelo também já está destacado, no campo ‘OBS’, as médiasdas avaliações dos trinta monitores, para os comentários em seguida:

PESQUISA E AVALIAÇÃO DA MONITORIA DE FÍSICA DO 1 O ANO

Para todas as questões abaixo, expresse sua opinião indicando com apenas um “X” na coluna donúmero conforme os critérios abaixo:

Tratando-se de:Avaliação ou Freqüência Opinião Intensidade Justiça

1 – Péssimo ou Nunca ou Não ou Desnecessário ou Nada ou Injusto

2 – Ruim ou Muito pouco ou Pouco importante ou Muito pouco ou Pouco justo

3 – Regular ou Médio ou depende ou Importante ou Médio ou Justo

4 – Bom ou Freqüentemente ou Muito importante ou Em grande parte ou Satisfatório

5 – Ótimo ou Sempre ou Sim ou Importantíssimo ou Totalmente ou Justíssimo


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Caso deseje fazer algum comentário para cada questão específica, assinale com um “X” na colunaOBSda questão, e utilize o espaço apropriado indicando à qual questão se referencia seu comentário.

Interessante percebermos que, na média, os monitores, na questão dois (Q2), se auto avaliaramcom um desempenho bom (4,0). No conjunto dos demais quesitos esta auto imagem é corroborada,particularmente batendo com a Q7, Q16, Q17 e Q18, todas com médias acima de 4 (Bom). A avaliação daQ20 só não foi maior dada as dificuldades encontradas pelos monitores em se organizar em suas classescomo equipe e a algumas resistências por parte de alguns alunos nas classes que questionavam edesqualificavam os monitores, dizendo que eles eram despreparados para solucionarem suas dúvidas,dentre outras críticas.

Toda a seqüência de questões, desde a Q22 até a Q27, busca perceber se os monitores viramganhos pessoais com suas atuações como monitores. Com exceção da Q26, que questiona se a monitoriaproporcionou oportunidades para executar atividades que antes desejavam, cuja avaliação média foi 3,6

# QUESTÕES 1 2 3 4 5 OBS

1 (Aval.) A reação de seus pais ao saber que você fora convidado(a) para monitoria de Física. 4,5

2 (Aval.) Atribua uma nota sincera a seu desempenho como monitor(a) de Física neste ano. 4,0

3 (Aval.) O critério utilizado pelo professor para te convidar para monitoria. 4,6

4 (Aval.) Sobre a impressão que seus colegas de classe faziam de você sendo monitor(a). 3,9

5 (Aval.) Sobre a união da equipe de monitoria de sua sala. 4,0

6 (Aval.) Sobre a união da equipe geral de monitoria, de todas as salas. 3,7

7 (Aval.) Sobre como sua atividade específica foi desenvolvida (listas, ativid.trim, laboratório) 4,7

8 (Aval.) Sobre o aumento da equipe de monitoria durante o ano. 4,0

9 (Freq.) A freqüência com que os colegas de classe te procuravam para tirar dúvidas. 2,8

10 (Freq.) A postura do professor nas reuniões semanais era democrática? 4,8

11 (Freq.) As atribuições da monitoria de atrapalharam em seu desempenho de outras matérias 1,4

12 (Freq.) O professor cumpria seus compromissos de acordo com as discussões nas reuniões? 4,6

13 (Freq.) O professor estava disponível para atender os monitores em suas dificuldades? 4,8

14 (Freq.) O professor inspirava segurança nos encaminhamentos das reuniões de monitoria? 4,7

15 (Freq.) O que se discutia nas reuniões semanais era tratado com clareza? 4,1

16 (Freq.) Se no próximo ano você for convidado(a) novamente para monitoria, você aceitará? 4,7

17 (Freq.) Se no próximo ano você for convidado(a) sem contrapartida de nota, você aceitará? 4,3

18 (Freq.) Se você tivesse sido convidado(a) sem a contrapartida da nota, você teria aceitado? 4,6

19 (Freq.) Você apoiava o professor durante as aulas, solicitando atenção dos colegas? 3,6

20 (Freq.) Você consegue perceber que ajudou colegas na disciplina de Física? 3,9

21 (Freq.) Você montou grupos de estudo ou oportunidades para ajudar os colegas na disciplina? 3,2

22 (Intens.) A monitoria te ajudou a compreender melhor o papel da ciência no mundo? 4,0

23 (Intens.) A monitoria te ajudou a compreender melhor o seu papel junto às outras pessoas? 4,6

24 (Intens.) A monitoria te ajudou a compreender melhor os conceitos físicos tratados em aula? 4,3

25 (Intens.) A monitoria te ajudou a se conhecer mais, com habilidades e possibilidades novas? 4,2

26 (Intens.) A monitoria te deu a oportunidade de executar atividades que você desejava antes? 3,6

27 (Intens.) Suas expectativas pessoais sobre seu papel na monitoria foram atingidas? 4,0

28 (Just.) A contribuição da monitoria para minhas médias trimestrais foi (nos 20% das tarefas): 4,0

29 (Just.) Os critérios utilizados pelo professor para avaliar os trabalhos da monitoria foram: 4,2

30 (Opin.) A importância dos assuntos tratados nas reuniões semanais. 3,6

31 (Opin.) As fichas de atendimento em classe te ajudaram a encaminhar as dúvidas dos colegas 3,3

32 (Opin.) Sobre a importância das reuniões de organização da monitoria serem semanais. 4,2

33 (Opin.) Sobre a meta proposta pelo professor a respeito da busca da média 7 na disciplina 4,1

34 (Opin.) Sobre as inscrições dos colegas nos plantões de física (ficha de inscrição). 3,8

35 (Opin.) Sobre como você se via, no papel de monitor(a), diante dos colegas de classe. 3,3

36 (Opin.) Sobre o dia (sexta), horário (12h30) e tempo da reunião semanal (max 1 hora). 3,7

37 (Opin.) Sobre o seu papel na meta de média 7 na disciplina 3,7

38 (Opin.) Sua opinião sobre o papel dos monitores presentes nos plantões de Física. 4,3


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(de ‘Médio’ para ‘Em grande parte’), toda esta seqüência está com avaliações de 4,0 para cima,demonstrando que as expectativas nesta atividade, na média, foram supridas.

Esta avaliação dos monitores ajudou muito sobre os demais recursos disponibilizados para atenderaos estudantes, tanto dentro quanto fora dos horários das aulas. A Q31 questiona as Fichas de Atendimentosem Classe, demonstrando uma média adaptação por parte dos monitores (nota 3,3). Isto pode estarcontaminado com uma observação recorrente nos questionários, particularmente na Q9 cuja avaliação foi2,8, apontando que os colegas de classe ou não os procuravam para encaminhar dúvidas, ou só acontecia istoem épocas das avaliações: “Nunca fui solicitada pelos colegas”, “Os alunos deveriam procurar mais ajuda, amatéria estava muito corrida e os alunos meio que abandonaram os estudos”, “Apenas em épocas de provas”.Isto também fica evidenciado quando solicitados para externarem sua auto-imagem frente aos colegas daclasse na Q35, dando a média 3,3, revelando uma importância média frente aos seus colegas de classe.

Para o último trimestre fora proposta uma meta concreta junto à equipe de monitores, de buscar emcada sala, a média mínima sete para a disciplina de física. A intenção era de dar uma meta concreta para queos monitores se mobilizassem com criatividade e empenho, de forma a mobilizar os colegas das respectivasclasses em aumentarem suas médias utilizando os recursos disponíveis, além dos momentos das aulas: plantõesde dúvidas, fichas de atendimentos e grupos de estudo. A meta não foi completamente atingida visto queapenas duas das seis salas conseguiram a média da sala ser acima de sete, mas a motivação se revelou em boaaceitação pelos monitores (nota 4,1). Mas a Q37, que busca o papel do monitor nesta meta, revelou aconsciência de que poderia ter contribuído mais (nota 3,7). Entretanto, nem todos os monitores conseguiramcompreender esta estratégia, tendo dentre estes, um que apontou a seguinte observação: “Acho que essabusca foi injusta, pois não depende de nós monitores”. Este monitor, em particular, freqüentava muito poucoas reuniões de monitoria, o que dificultava o fluxo de informações para esclarecimentos.

Os monitores que participaram dos plantões de física apontavam que aprendiam muito tendo deensinar os colegas, mesmo quando somente encaminhavam as atividades em grupos. A Q38 revela estaimpressão com a avaliação 4,3.

No geral, o aspecto de inter-relação entre os monitores (Q4, Q5 e Q6) e entre monitores e professor(Q10, Q12, Q13, Q14 e Q15) foi bem resolvido, obtendo todos nota acima de 4,0.

Questionados se a monitoria de física os atrapalhava em outras matérias (Q11), a média 1,4 confirmouque quase em nada os sobrecarregou. Questionados se aceitariam ser monitores de física novamente no segundoano (Q16) a resposta foi bastante positiva (4,7). Mas parece que a contrapartida da nota (Q17) tem um peso nãodesconsiderável (Nota 4,3) se comparada com a média da Q16. Isto se revela em alguma medida na Q18, quequestiona se haveria aceitação do convite de monitoria sem a contrapartida da nota (4,6).

Conclusão

O instrumento de análise aqui utilizado não se presta a garantir a detecção do sucesso ou dofracasso da proposta, senão apontar acertos e erros deste trabalho específico, o que tenciona este estudode caso. Numa perspectiva de instigação frente ao saber, propondo co-responsabilidades nesta busca, aabertura de um leque de opções, dos quais os estudantes podem usufruir conforme necessidades ouconveniências, parece ser bem contemplada nesta proposta de monitoria discente de física. O docenteassume um papel extra de coordenador de líderes e pode exercer esta coordenação conforme suasconvicções. A riqueza da proposta se afigura na medida da vazão para que os jovens se expressem esugiram saídas para os desafios que, numa outra perspectiva, seria da competência única e exclusiva dodocente, assumindo todo o risco e o mérito pelos resultados.

A experiência de poder propor e atuar de forma a colaborar ativamente na gesta pedagógica comsuas riquezas de forma ordenada, parece satisfazer um anseio latente, externado nas respostas ao questionárioconforme tópico anterior, ao final do ano letivo. Mas os conflitos decorrentes da investidura da imagem de


1175

suposta autoridade que os monitores assumiram parece ter causado um ruído na inter-relação com seuscolegas de classe, cujos quais demonstraram resistências em procura-los para encaminhar suas dúvidas.Para além de outros fatores que podem ter influenciado na direção deste comportamento, cujos quais nãoestão aqui cercados, o fato das lideranças entre iguais serem investidas de forma artificial (pelo professore não de acordo com os critérios sociais que regem as inter-relações dos grupos nas salas de aula), parececontribuir para dificultar o desempenho dos monitores. Um mecanismo que minimize esta interferência,sem comprometimento da qualidade dos serviços a serem prestados pelos monitores escolhidos, pareceser útil e necessário.

Pensando apenas nos benefícios que esta prática trouxe para os próprios monitores, parece ser esteo ganho maior que esta experiência específica trouxe. Boa parte de suas expectativas foram supridas nestaatividade de monitoria, bem como a sensação de que seus préstimos estavam sendo úteis para outraspessoas, a ponto de muitos deles se disporem a ser monitores em próximas oportunidades,independentemente de contrapartida de nota trimestral. Este bem produzido pelos monitores se reflete emsua auto-imagem e seguramente tratou-se de uma experiência que, além de dar uma primeira pitada notempero do eventual academicismo vindouro, abriu perspectivas de auto-descobertas concretas, sejaenfrentando os desafios inerentes de suas lideranças, seja percebendo-se em atividades que nem seimaginavam antes, como ministrando aulas na lousa para um grupo de colegas no plantão de dúvidas.

Esta experiência abre um leque de possibilidades que, para os anos seguintes se revelam comoriquezas imperdíveis, como o caso de se implementar, além desta modalidade de monitoria em que osmonitores atuam dentro de suas salas, uma outra em que os estudantes, agora no segundo ano, prestammonitoria em horários alternativos, para os estudantes que agora estão cursando o primeiro ano, vendo osconteúdos com os quais trabalhou no ano anterior. Esta modalidade de monitoria inter-série pode comporo leque de opções que os estudantes do primeiro ano pode usufruir nos plantões de física.

Nesta mesma perspectiva, as demais disciplinas podem optar em adotar este tipo de dinâmica,dependendo da disponibilidade e disposição do docente. Uma escola com um projeto abrangente demonitorias em todas as disciplinas, em que os estudantes se organizam e organizam seus estudos e suasdúvidas conforme os recursos encaminhados pelos respectivos monitores. Trata-se de um horizonte depossibilidades que contribui de forma efetiva com o mundo que se deseja construir na gesta educativa.

Referências

Mrech, L.M. Psicanálise e Educação. São Paulo: Editora Pioneira, 1999. 144p.

Freire. P. Pedagogia da Autonomia. São Paulo: Editora Paz e Terra, 1998. 165p.

BRASIL. Ministério da Educação. Secretaria da Educação Média e Tecnológica. Parâmetros CurricularesNacionais: Ensino Médio: Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias, 1999.


1176

CO-1-108

SABES A LEI DA ALAVANCA DE ARQUIMEDES... ♦♦♦♦♦

CARDOSO, Henrique B. [[email protected]]a

FREIRE, Paulo de Tarso C. [[email protected]]a

MENDES FILHO, Josué [[email protected]]a

aUniversidade Federal do Ceará

1) INTRODUÇÃO

Neste artigo pretendemos analisar a Lei da Alavanca de Arquimedes. Na forma como é colocadana grande maioria dos livros-textos ou manuais de Física, conduz o leitor mais a uma incompreensão doque a um entendimento melhor do assunto. Isso será discutido levando em consideração uma discussãodo trabalho original de Arquimedes Sobre o Equilíbrio dos Planos ou os centros de Gravidade dos Planos.

Um fato a ser destacado é o de que, ao formular a Lei da Alavanca, Arquimedes a demonstramatematicamente em uma situação puramente estática. Isto tem grande importância porque nas situaçõesapresentadas nos livros nos quais a Lei é definida, ela nunca ficará em equilíbrio, pois desprezam o peso daalavanca. Por exemplo: em um dos livros consultados por nós, os autores1 definem a Lei da Alavanca daseguinte forma:

Considere uma barra rígida, isto é, uma alavanca, apoiada no ponto O (figura) tendo um corpo depesoF

2 suspenso em uma de suas extremidades. Arquimedes descobriu que uma pessoa consegue equilibrar

este peso se exercer, na outra extremidade da alavanca, uma força F-1 tal que

F1d

1= F

2d

2(1)

Onde d1 e d

2são as distâncias mostradas na figura 1.

Figura 1

O que está dito no enunciado jamais irá acontecer na prática, pois devemos levar sempre emconsideração a posição do centro de gravidade da alavanca. Por exemplo: usando uma régua escolar, umacaneta como apoio e algumas moedas idênticas experimente tentar demonstrar a situação da figura acima.Se a lei for verdadeira, o conjunto se equilibra. Se não for...

Na verdade o que Arquimedes descobriu não foi a Lei da Alavanca como mostrada acima, masmudando um pouco de nomenclatura, a “Lei de Equilíbrio de uma Alavanca” pois estava interessadoem estudar as condições de equilíbrio de uma alavanca e o cálculo do centro de gravidade de figurasplanas.

♦♦♦♦♦ APOIO: CAPES, FUNCAP e CNPq1 Beatriz Alvarenga e Antônio Máximo. Curso de Física 1. 3ed. São Paulo: Harbra, 1993. (p.366)


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Como o centro de gravidade da barra, representado pela Figura 1, está entre o apoio e o pontode aplicação, seguindo a definição da Lei da Alavanca acima e escolhendo o braço maior d

1 para aplicar

uma força F1, somos ainda ajudados pelo peso da barra que causa um acréscimo no torque resultante

(ou momento da força), no sentido anti-horário, devido ao peso da alavanca. Portanto, para o efeitoesperado, a força F

1será ligeiramente menor que o seu valor, dado na expressão (1) da Lei da Alavanca

acima.

O próprio Galileu Galilei, na pessoa de Salviati, no seu Discursi e Dimonstrazioni Matematicheintorno a due nuove scienze ... ou na tradução brasileira (nossa referência), Duas Novas Ciências, aodescrever o funcionamento de uma alavanca, teve o cuidado de, em certo momento, levar em consideraçãoo peso da alavanca como demonstra a passagem que segue:

Salviati – (...) Assim, por exemplo, se imaginamos uma alavanca, ou seja, esta BA, a qual, colocadasobre o ponto de apoio E, é

usada para levantar uma pedra muito pesada D, é evidente, de acordo com o princípiodemonstrado, que a força aplicada na extremidade B será suficiente para equilibrar a resistênciado grave D, desde que seu momento (momento) esteja para o momento D na mesma proporçãoque a distância AC tem para a distância CB; e isto é verdade sem que se faça intervir outrosmomentos além daqueles da forçaaplicada a B e da resistência em D, como se a própriaalavanca fosse imaterial e sem gravidade [grifo nosso]. Mas, se levamos em conta também opeso do próprio instrumento, o qual pode ser de madeira ou de ferro, fica claro que, seacrescentarmos à força em B o peso da alavanca, a proporção será alterada, pelo que de-vemosexpressá-la em termos diferentes. Eis por que, antes de continuar, é necessário que estejamosde acordo em distinguir estas duas maneiras de considerar, dizendo que numa o tomamosabsolutamente (prendere assolutamente), quando consideramos o instrumento em abstrato, ouseja, separado da gravidade da própria matéria [grifo nosso]; e noutra, quando acrescentarmosa matéria e com esta a gravidade às figuras simples e absolutas, designaremos as figurasunidas à matéria pelo termo momento ou força composta (momento o forza composta). (GalileuGalilei,1988. p.114)

Podemos ver, então, que Galileu faz uma distinção clara entre as duas maneiras de considerar a Leida Alavanca de Arquimedes, uma situação abstrata, onde a gravidade é separada da própria matéria (irreal)e a outra onde ela é considerada na situação concreta.

A situação apresentada na Figura 1 pode ser resolvida de uma forma bastante simples. Semodificarmos a posição da alavanca colocando seu centro de gravidade sobre o ponto de apoio, conformeapresentado na Figura 2 abaixo, a expressão 1 torna-se verdadeira e exata.

Figura 2


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Devemos assinalar que Arquimedes não foi o primeiro a usar a Lei da Alavanca, nem mesmo oprimeiro a formular ou apresentar a referida lei. Ela já era conhecida na escola aristotélica antes mesmo desua formulação por Arquimedes. Os aristotélicos derivaram essa lei dinamicamente através da propriedadedos círculos enquanto Arquimedes a deriva, matematicamente, utilizando argumentos de simetria emsituações puramente estáticas.

A seguir, vamos apresentar a tradução simplificada do trabalho Sobre o Equilíbrio dos Planos ouos Centros de Gravidade dos Planos, de Arquimedes, traduzido por H. L. Heat (1952). A simplificação serestringe somente às demonstrações das proposições realizadas por Arquimedes. O leitor também poderáconsultar o artigo de André K. T.Assis (1997) para uma tradução completa e comentada, em português, daversão em inglês por T. L. Heath.

2) TRADUÇÃO COMENTADA DO ARTIGO DE ARQUIMEDES: SOBR E O EQUILÍBRIODOS PLANOS OU OS CENTROS DE GRAVIDADE DOS PLANOS - LIVRO I

“Postulo o seguinte”:

1. “Pesos iguais a distâncias iguais estão em equilíbrio, e pesos iguais a distâncias desiguais nãoestão em equilíbrio, mas pendendo para o lado do peso que está a maior distância.”

2. “Se, quando pesos a certas distâncias estão em equilíbrio, alguma coisa foi adicionada a um dospesos, eles não ficam [mais] em equilíbrio, mas inclinados para o peso ao qual foi feita aadição.”

3. “Similarmente, se alguma coisa é tirada de um dos pesos, eles não ficam em equilíbrio, maspendendo para o peso do qual não foi nada tirado.”

4. “Quando figuras planas semelhantes e iguais coincidem quando sobrepostas uma sobre a outra,seus centros de gravidade coincidem do mesmo modo.”

5. “Em figuras que são desiguais, mas similares, seus centros de gravidade estarão situadossimilarmente. Por pontos situados similarmente em relação a figuras similares, entende-se pontostais que se as linhas retas forem traçadas a partir deles, formando ângulos iguais, elas formamângulos iguais com os lados correspondentes.”

6. “Se magnitudes [grandezas, extensões] a certas distâncias estão em equilíbrio, outras grandezasiguais a elas também estarão em equilíbrio nas mesmas distâncias.”

7. “Em qualquer figura cujo perímetro é côncavo na mesma direção, o centro de gravidade deveestar dentro da figura.”

PROPOSIÇÃO 1. Pesos que se equilibram a distâncias iguais são iguais.

Comentário: Se colocarmos uma alavanca apoiada pelo seu centro de gravidade, suspendendodois pesos a distâncias iguais em relação ao ponto de apoio, e a alavanca permanecer em equilíbrio, éporque as massas dos dois corpos são iguais. A condição de equilíbrio só será válida se a alavanca estiverposicionados com seu centro de gravidade sobre o apoio.


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PROPOSIÇÃO 2. Pesos desiguais a distâncias iguais não se equilibram e irão inclinar para olado do peso maior.

PROPOSIÇÃO 3. Pesos desiguais irão se equilibrar a distâncias desiguais com o peso maiorestando a menor distância.

PROPOSIÇÃO 4.Se dois pesos iguais não têm o mesmo centro de gravidade, o centro e gravidadede ambos, tomados juntos, estão no ponto médio de uma linha unindo seus centros de gravidade.

Comentário: Neste caso, se colocarmos os dois corpos sobre uma alavanca, de forma a coincidiremos centros de gravidade, a alavanca permanecerá em equilíbrio.

PROPOSIÇÃO 5. Se três magnitudes iguais têm seus centros de gravidade sobre uma linha retaa distâncias iguais, o centro de gravidade do sistema irá coincidir com aquele de magnitude no meio.

COR 1. O mesmo é verdade para qualquer número de magnitudes ímpares se aquelas que estãoa distâncias iguais, a partir da magnitude do meio, são iguais, enquanto as distâncias entre seus centrosde gravidade são iguais.

COR 2. Se existe um número par de magnitudes com os seus centros de gravidade situados adistâncias iguais sobre uma linha reta, e se as duas magnitudes do meio são iguais, enquanto aqueles queestão eqüidistantes a partir deles (um de cada lado) são respectivamente iguais, o centro de gravidade dosistema é o ponto médio da linha unindo os centros de gravidade das duas magnitudes do meio.

Comentário: Da mesma forma que o comentário para a proposição anterior, se colocarmos oconjunto de pesos sobre uma alavanca, de forma a coincidir o centro de gravidade do conjunto com o daalavanca, esta permanecerá em equilíbrio.


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PROPOSIÇÕES 6 e 7. Se duas magnitudes são comensuráveis2 [Prop. 6] ou incomensuráveis3

[Prop. 7], elas se equilibram a distâncias reciprocamente (inversamente) proporcionais às magnitudes.

Comentário: Aqui, Arquimedes demonstra a Lei da Alavanca, ou como preferimos chamar, a Leide Equilíbrio da Alavanca. Devemos assinalar que, para isso ocorrer, os corpos devem estar suspensospelos seus centros de gravidade, pois a força peso dos corpos atua como se toda a massa estivesse nesteponto e a distância a ser medida corresponde ao braço desta força.

PROPOSIÇÃO 8. Se AE é uma magnitude cujo centro de gravidade é C, e AD uma parte delacujo centro de gravidade é F, então o centro de gravidade da parte restante será um ponto G, sobre FC talque resulta

Comentário: Esta proposição nos possibilita obter um resultado interessante. Substituindo a figuraacima por uma alavanca homogênea, ao tomarmos o ponto D como sendo o centro da alavanca, ou seja,secionamos a alavanca em duas partes iguais, como veremos adiante, o centro de gravidade de cada partese localiza em seu meio. Logo, pela proposição 8, o centro de gravidade das duas metades juntas encontra-se justamente no centro da alavanca.

PROPOSIÇÃO 9. O centro de gravidade de qualquer paralelogramo está sobre a linha retaunindo os pontos médios dos lados opostos.

Comentário: Resultado já bastante divulgado pelos livros-textos ou manuais de Física. Por exemplo,para encontrarmos o centro de gravidade de um retângulo ou um quadrado, basta traçarmos duas linhasretas unindo os pontos médios de seus lados.

2 Diz-se duma grandeza que contém certo número de vezes exatamente uma unidade convenientemente escolhida. (Dicionário Aurélioeletrônico, 1999)

3 Que não tem medida comum com outra grandeza. (ibid)


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PROPOSIÇÃO 10. O centro de gravidade de um paralelogramo é o ponto de interseção de suasdiagonais.

Comentário: Agora, de outra forma, o centro de gravidade de um quadrado ou um retângulotambém pode ser encontrado na interseção de suas diagonais.

PROPOSIÇÃO 13. Em qualquer triângulo, o centro de gravidade está sobre uma linha reta queune qualquer ângulo ao ponto médio do lado oposto ao ângulo.

PROPOSIÇÃO 14. Segue-se imediatamente da última proposição que o centro de gravidade dequalquer triângulo está na interseção das linhas retas desenhadas a partir de qualquer vértice de doisângulos ao ponto médio dos respectivos lados opostos.

Comentário: Portanto, para encontrarmos o centro de gravidade de qualquer triângulo bastatraçarmos a mediana de dois lados, ou duas retas partindo do vértice, ao ponto médio do lado oposto. Aseguir, veremos uma maneira prática de realizarmos isso para uma figura plana qualquer.

3) A IMPORTÂNCIA DA LEI DE EQUILÍBRIO DA ALAVANCA C OMO BASECONCEITUAL PARA DEFINIÇÃO DE TORQUE

A Lei da Alavanca, como vem sendo definida há muito tempo nos livros-textos ou manuais, pareceter adquirido caráter de verdade quase universal em nossa cultura. Como salientamos, “basta desprezar opeso da barra e a coisa funciona”. Bem, fazer e ensinar ciência, mesmo em níveis mais elementares, comosua iniciação no ensino fundamental ou médio também não deveria perder o rigor e a clareza conceitualque está por detrás das descobertas.

Como veremos na próxima seção, vários autores preferem não definir a lei de equilíbrio de umaalavanca dando um salto maior à definição de momento de uma força ou torque, enunciando em seguidaas condições de equilíbrio de um sistema de forças, a estática do corpo rígido. Isso, segundo Arons(1997), tem implicações graves para a construção conceitual da definição do torque - tomado como sendoum efeito girante causado pela aplicação de uma força tomada em relação a um dado ponto. Comoconseqüência, para aqueles que seguirão carreiras científicas, dificuldades maiores poderão surgir quandoda definição formal de torque como através de um produto vetorial. Para Arons (1997, p.131):

Uma vez que a estrutura conceitual precedente seja estabelecida, pode ser percebido que o conceito“torque” é uma simples extensão que necessita relativamente pouco esforço e atenção. Paramuitos estudantes, no entanto, este não é o caso. Eles ainda enfrentam dificuldades para acompreensão da grande lista de novos conceitos, as formulações analíticas, e as conexões com ofenômeno. Em várias estâncias, a expressão para o torque é afirmada de longe com poucamotivação ou conexão com a experiência. Além disso, a efetividade do desenvolvimento do conceitoé aumentada se aderirmos ao preceito “primeiro a idéia e posteriormente os nomes”. (p.131)


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O que Arons (1997) sugere é que antes da definição de torque ou do momento de uma força,tenhamos a possibilidade de vivenciar situações concretas que invoquem experiências prévias emsituações que envolvam equilíbrio como, por exemplo, a situação em que duas crianças brincam emuma gangorra. Para ele, as experiências concretas do passado ajudam a reduzir o sentimento de medoe insegurança que irá aparecer com as novas formulações abstratas envolvendo o equilíbrio de umaalavanca.

Arons (1997) parte inicialmente da alavanca ou balança de braços iguais, como mostra a Figura 4.Caso os estudantes já tiverem sido expostos a balança de braços iguais, ele comenta sobre a possibilidadedeles terem descritos a condição de equilíbrio em termos das razões

P1/P

2= L

1/L

2 ou L

1/P

2 = L

2/P

1 (2)

Figura 4 - Adaptada de Arons (1997, p.132)

Isto não significa que eles tenham escrito as expressões algebricamente, mas suas idéias têm-se baseadousualmente neste modelo. Isso não é nada mais nada menos que a Lei de Equilíbrio da Alavanca de Arquimedes.Com isso podemos extrair dos estudantes a descrição da condição de equilíbrio voltando a atenção para a“mistura” que envolve o produto de forças e os respectivos braços destas. Colocando a Eq. (2) na forma

P1L

1= P

2L

2 (3)

Deve-se salientar que a condição de equilíbrio dada pela Eq. (3) acontece de tal forma que o ladoesquerdo da equação contenha somente termos do lado esquerdo da alavanca e o lado direito somentetermos do lado direito da alavanca. Dessa forma, as quantidades P

1L

1e P

2L

2 podem ser interpretadas como

sendo o “efeito girante” intrínseco para cada lado. Por exemplo, a alavanca não estará em equilíbrio e irágirar no sentido anti-horário se P

1L

1 for maior que P

2L

2. Caso contrário, irá girar no sentido horário, ou

seja, basta aumentarmos a massa do corpo ou a distância em relação ao apoio.

Em seguida, outra situação com dois pesos em um lado do apoio e um peso do outro lado, comomostrado na Figura 5, é apresentada. Neste caso, os estudantes podem ser levados a ver que a condição deequilíbrio não pode ser expressa na forma tal como as Eqs. (2) estabelecem, embora a equação (3) aindafuncione e a condição de equilíbrio se torna

P1L

1= P

2L

2+ P

3L

3 (4)

Figura 5 – Adaptada de Arons (1997, p.133)

Isto reforça a interpretação do produto PL como um “efeito girante”, e a observação experimentaldemonstra facilmente que o efeito é simplesmente aditivo.


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Façamos agora uma breve pausa e tentemos resolver um problema particular com uma situaçãoque envolva a Eq. (4) mostrada pela Figura 6.

Figura 6

Na Figura 6 temos três blocos de massa m. Cada traço corresponde a uma unidade de distância.Podemos ver que a condição de equilíbrio da alavanca é satisfeita e, segundo a Eq. (4), é dada por

P1D

1 = P

2D

2 +P

3D

3⇒ mg ´ 4 = mg ´ 1 + mg ´ 3

Este mesmo problema poderia ser resolvido de outra forma utilizando-se a proposição 4 dotrabalho de Arquimedes. Neste caso, poderíamos observar que o centro de gravidade (CG) dos doisblocos do lado direito encontra-se no ponto médio da linha reta que liga o centro de gravidade de cadabloco (Figura 7).

Poderíamos, agora, considerar os dois blocos como sendo um único de massa 2m cujo centro degravidade está posicionado como mostra a Figura 8.

Figura 7 Figura 8

Utilizando então a equação (3), resultaria que:

P1D

1 = P

2D

2⇒ mg ´ 4 = 2mg ´ 2

Podemos ver facilmente a equivalência entre as Eqs. (3) e (4) utilizando simplesmente uma dasproposições de Arquimedes no caso particular.

Com isso podemos reforçar o significado e a utilidade do produto PD como um “efeito girante” epodemos examinar várias situações particulares, onde a força é perpendicular ao “braço da alavanca”,neste caso igual à distância D.

Arons (1997) atenta para a necessidade de muita prática através de uma grande variedade deproblemas que envolve diversas situações e, somente após o conceito do “efeito de giro” ter sido bemtrabalhado, seria apropriado introduzir o nome “torque” ou momento de uma força. Com isso, cria-se umcaminho para o subseqüente tratamento do torque como um produto vetorial e como agente de variaçãodo momento angular.

Portanto, a Lei de Equilíbrio da Alavanca não é algo como um simples apêndice histórico ou folcloreem cima de uma personalidade, mas representa grandes implicações didáticas para a construção de conceitosem Física que envolvam: condições de equilíbrio, cálculo do centro de gravidade, funcionamento de umabalança de braços iguais como forma de se medir massa tomando um padrão arbitrário escolhido, definiçãode torque ou momento de uma força como o “efeito girante” de uma força, entre outros.


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4) O QUE DIZEM OS LIVROS

Foi escolhido 3 livros-textos que são adotados no ensino fundamental e médio para realizarmosuma análise de como a Lei de Equilíbrio da Alavanca e a Lei da Alavanca são tratados. Para cada um delesserá descrito o texto original e, partindo deles, serão feitos os comentários levando-se em conta asconsiderações já tratadas acima.

A escolha por 3 livros é justificada pelo simples fato de que, como na maioria dos livros consultados,o assunto é tratado de forma muito similar. Seria mais proveitoso escolher pontos distintos em cada livroe comentá-los separadamente. Com isso, os pontos destacados podem ser trabalhados posteriormente, emconjunto, para diagnóstico dos diversos livros existentes no mercado.

Livro: Construindo com ciências: uma proposta construtivistaAutor (es): Ernesto Jacob Keim Editora: FTD Ano: 1997Série: 8 ª. do ensino fundamental

Na página 77, encontramos o seguinte enunciado:

2. Alavancas

Pegue uma régua, um bloquinho prismático e um bloquinho de chumbo. Coloque a régua apoiadasobre o bloquinho prismático em posição equilibrada.

a) Coloque o bloquinho de chumbo numa das extremidades da régua. Na outra, apóie o seu dedoeverifique o esforço que você tem que fazer para erguer o bloquinho.

b) Mude a posição da régua: divida-a mentalmente em quatro partes iguais e a coloque sobre obloquinho prismático apoiando-a a ¼ da extremidade livre. Com o dedo verifique a quantidadede esforço que você tem de fazer para erguer o bloquinho de chumbo.

c) Altere novamente a posição da régua apoiando-a a ¼ da extremidade que está com o bloquinhode chumbo. Sinta, com seu dedo, a quantidade de esforço necessária para erguer o bloquinho.

Analise o esforço aplicado nos três casos e escreva algumas frases sobre a vantagem mecânicaoferecida pelas alavancas.

Podemos observar nesta tentativa de proposta construtivista algumas contradições. Embora aproposta do livro se apresente construtivista e pautada na experiência, a contextualização do conhecimentonão aparece de forma clara durante o desenvolvimento do texto. O enxerto retirado acima é tudo que temrelacionado à alavanca, ou seja, onde utilizamos a alavanca além da situação apresentada no texto? Quala relação da alavanca com as máquinas simples, etc?

Na frase, sublinhada no texto “verifique o esforço que você tem que fazer” pode ser interpretadacomo uma situação de medida. Por exemplo, a palavra esforço está relacionado ao conceito de força, e apalavra “verificar” à medida desta força. Como podemos então medir esse “esforço” sem termos uminstrumento de medida? Uma forma satisfatória para explorar este experimento seria meramente qualitativa.Por exemplo, explorar a relação entre a distância de aplicação da força, em relação ao apoio, e a facilidadepara levantar o bloquinho de chumbo.

O que é um “bloquinho prismático”? Será que o aluno ao ler o livro saberá o que é isso? Porexemplo, consultando o dicionário Aurélio eletrônico encontramos que um prisma é: Geom. Poliedro emque duas faces são polígonos paralelos e congruentes, e as outras são paralelogramos. Será se o alunosaberia que tipo de objeto é esse? Se a linguagem enfatizada na proposta construtivista deve estar relacionada


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com cotidiano ou mais próxima do uso pelos alunos, encontramos então algo completamente sem sentidode ser enunciado, principalmente para os propósitos introdutórios da Física, para os quais foi escrito olivro. Poderíamos simplesmente substituir a palavra “bloquinho prismático” por um objeto mais próximodo real do aluno como, por exemplo, uma caneta tipo BIC ou lápis. O enunciado da questão e das atividadespropostas, neste caso, acaba nos levando a inconsistências metodológicas e conceituais devido à imprecisãoe a inadequação da linguagem.

Livro: Ciências Naturais: Aprendendo com o CotidianoAutor : Eduardo Leite do Canto Editora: Moderna Ano: 1999Série: 8a. do ensino fundamental

Este livro está dividido didaticamente em pequenas seções como, por exemplo, “Observando fatosexperimentais” e “Aprendendo com as observações”. No que se refere à Lei de Equilíbrio da Alavanca, oucomo o autor chama, equilíbrio de balanças, o que é bastante apropriado, inicia a seção: “Observandofatos Experimentais”, com 6 desenhos que ilustram balanças de braços iguais onde três delas se encontramem equilíbrio (Veja Figura 9). Baseando-se nas situações apresentadas pelas figuras, o autor propõe aoestudante elaborar algum método para prever se uma balança estará em equilíbrio ou não.

Em seguida, na seção “Aprendendo com as Observações” ele procede à análise das figuras, voltandoa atenção para as situações em equilíbrio onde o produto da massa pela distância ao ponto de suspensão éigual em ambos os lados da balança. Esta abordagem do autor se apresenta satisfatória do ponto de vistaconceitual numa primeira instância, mas insatisfatória posteriormente, pois não é levada em consideraçãoa utilidade do produto PD como um “efeito girante”, ou seja, ampliando o conceito para definição detorque (ou momento de uma força).

Figura 9 – Página 137 do livro de Eduardo Leite do Canto

Livro: Física 1 Autor (es): Fernando Cabral & Alexandre LagoEditora: Harbra Ano: 2002 Serie: 1o ano do ensino Médio

No capítulo 8, os autores tratam da mecânica dos corpos rígidos, especificamente na situaçãoestática. Na seção 1 os autores falam sobre linha de ação de uma força, movimento de translação erotação, centro de massa. Na seção 2, a discussão é sobre a definição de torque, na seção 3, sobre ascondições de equilíbrio de corpos rígidos e, na seção 4, sobre máquinas simples. É interessante observar aforma de abordagem nesse livro que, inicialmente, define torque e aplica em situações onde o peso docorpo extenso é levado em consideração (Exercício resolvido 4: Cálculo das forças sobre uma escada /p.393). Entretanto, ao falar das alavancas, seu peso é esquecido. Na página 399, os autores escrevem:

Vamos analisar a situação em que existe equilíbrio mecânico na alavanca, ou seja, quando aforça resultante é zero e a soma dos torques também é zero.

Na figura 8.20 vemos o diagrama de forças que atuam na alavanca. F1 é a força aplicada (pelo


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homem),F2a força peso da carga e N a normal, que é aplicada pelo ponto de apoio. Os braços

da alavanca são x1 e x

2, respectivamente.

As condições de equilíbrio são:

1. força resultante = 0 (alavanca não está sendo acelerada), portanto

-F1 – F

2 + N = 0

2. soma dos torque = 0 (alavanca não tem aceleração angular).

F1x

1 –F

2x

2= 0

Podemos observar que a soma dos torques não é zero, como sublinhado no primeiro parágrafo,acima. Este mesmo esquecimento também se repete nos livros de Wilson Carron & Osvaldo Guimarães4 eBonjorno & Clinton5, ambos voltados para o 1o ano do ensino médio.

5) CONCLUSÕES

Em todos os livros consultados, em momento algum é levado em consideração que a equação daalavanca proposta é uma aproximação e não exata. Esta apresentação da Lei da Alavanca é satisfatóriapara definirmos os três tipos de alavancas (interfixa, interpotente e inter-resistente), mas devemos evitarfalar de condição de equilíbrio, pois, em momento algum, ele existe. Parece-nos que o ensino de Físicabásica ainda continua impregnado de ciência fictícia, são tantas as situações ideais que parecem contribuirpara que a física seja uma ciência para grandes laboratórios, um local especial onde ela funciona. Nocotidiano, não passa de um aforismo.

Preferimos falar de “Lei de Equilíbrio da Alavanca”, obviamente, para a situação em que ela realmentese encontra em equilíbrio, situação mostrada no início deste capítulo (Figura 2), e “Lei da Alavanca”, umalei aproximada para definirmos os tipos de alavancas. Esta forma de abordagem do assunto encontra-seem Cardoso (2003), com a inclusão de experimentos que envolvem materiais de uso comum dos alunos,para demonstrações e aplicações das duas leis da alavanca.

6) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ARONS, A. B. Teaching introductory physics. USA: John Wiley & Sons, 1997.

ARQUIMEDES.The works Archimedes. Trad Thomas. L. Heath. Chicago: Encyclopaedia Britannica,1952. Great books of the western world v.11.

ASSIS, A. K. T. Sobre o equilíbrio dos planos, tradução comentada de um texto de Arquimedes. Revistada Sociedade Brasileira de História da Ciência, n. 18. p. 81-94, 1997.

CARDOSO, H. B. A Física no Cotidiano: Mecânica. Fortaleza: Fundação Demócrito Rocha, 2003. (em impressão)

GALILEU GALILEI. Duas novas ciências. 2. ed. Rio de Janeiro: Museu de Astronomia e Ciências Afins;São Paulo: Nova Stella, 1988. (Tradução de Letizio Mariconda e Pablo R. Mariconda)

4 Wilson Carron & Osvaldo Guimarães. Física: volume único. São Paulo: Moderna, 2001.

5 Regina F. S. Azenha Bonjorno et. al. Temas da Física. São Paulo: FTD, 1997. (vol.1: mecânica)


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CO-1-109

SER PROFESSOR DE FÍSICA OU INTRUTOR-TREINADOR DE FÍSICA?¨

Ichiba, Claudio a [[email protected]]

aColégio Integrado e Centro Integrado de Ensino Superior (CIES)

Existe um paradigma que perturba todo processo ensino-aprendizagem no nível de EnsinoMédio. Esse paradigma é o ensino voltado para a aprovação no vestibular. Mesmo quando se justificauma abordagem direcionada apenas na última série, todas as demais sofrem com essa focalização.Pois, usa-se como argumento a necessidade de estar-se preparando desde a primeira aula na PrimeiraSérie do Ensino Médio. Caso contrário, a possibilidade de entrar no “paraíso” do Ensino Superiorfica remota. Desta forma, tanto os materiais didáticos adotados, quanto a metodologia usada direcionao preparo do educando para a maratona do vestibular. Apesar de existir muitos educadorespreocupados com a manutenção desse paradigma, seus trabalhos são minoria. Visto que a abordagemdos livros didáticos ofertados focaliza conteúdos sistemáticos, atividades de treino e memorizaçãosem priorizar contextualização, criticidade ou formação de responsabilidade e cidadania. Qual é oconhecimento e competência produzida através de uma abordagem sistemática? Que criticidade sepretende adquirir quando sempre se inicia uma aula escrevendo no canto esquerdo superior do quadro:Aula 01 – Introdução a História da Física; Aula 02 – Grandezas Físicas; Aula 03 – AlgarismosSignificativos; Aula 04 – Espaço Escalar, Espaço Percorrido e Deslocamento Escalar; Aula 05 –Velocidade Escalar Média; ... ; Aula 41 – Lei da Gravitação Universal; ... ? Qual é a garantia deresponsabilidade e cidadania de alguém que estudou de forma não contextualizada a Lei de Faraday?É possível haver garantia? É claro que deve existir garantias, caso contrário, quase todo trabalho ouesforço em conjunto foi em vão quando se vê a banalização da barbárie contra o direito a Vida, aIndividualidade, a Tolerância, entre tantos outros. Estes são problemas comuns a todas as disciplinase não se restringe ao Ensino Médio.

Em particular, divide-se a aprendizagem de forma linear e limitada tornando o curso de físicapouco ou quase nada motivador. Acredita-se que o conhecimento é produzido de forma metódica, sematalhos, sem saltos e sem descobertas. Digo, sem descobertas porque a prática geral é de não fazer o alunodescobrir e produzir o seu conhecimento e sim reproduzir, visto que já está pronto. O que está pronto?Para responder a esta pergunta vamos observar.

Nos últimos anos vimos uma explosão de instituições de Ensino Superior privado, logo a ofertade vagas cresceu vertiginosamente o que facilitou muito o ingresso e o acesso (daqueles que não dispõemde recursos) via FIES ao nível Superior. Porém, mesmo não tendo mais o mesmo peso e nem sendo aúnica forma de ingressar em um curso Superior o vestibular ainda é o foco padrão. Assim, aquelaargumentação de que se deve estudar física porque ela é cobrada no vestibular está sem validade. Atéporque muitas instituições fazem provas chamadas vocacionadas sem a física como uma das disciplinasbásicas. Isto se tornou um problema para muitos educadores, pois os alunos não entendem e muitomenos percebem motivos para participar das aulas de física (aparentemente o mesmo acontece com asoutras disciplinas na mesma situação). No entanto, as principais instituições públicas de Ensino Superiorainda fazem a prova de física a que ilusoriamente justifica a manutenção do modelo de ensino. Nestetrabalho não vamos comparar nem discutir a qualidades dessas duas classes de instituições já que nãoestá diretamente relacionado com o tema.

Devo também salientar que muitos de nossos educandos não seguem para um curso superior.São aqueles que não desejam ou não podem independentemente de suas convicções, principalmentedas instituições públicas. Na verdade, esses formam a maior fatia. A ironia é que mesmo tendoconsciência disso, muitos professores de física das instituições públicas seguem o modelo de ensinovoltado para o vestibular argumentando que eles devem dar a chance de pelo menos alguns conseguirem


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ser aprovados em alguma instituição pública. Mas, como fica a situação dos outros? Para chegarmosa alguma resposta devemos antes questionar: No Ensino Médio devemos ensinar a física ou seusconteúdos programáticos? Vamos ilustrar o modelo padrão, questionar e diferenciar concepções.

Verifica-se que muitos educadores acreditam que um educando só terá aprendido se ele souberresolver e/ou discutir exercícios-problemas. Desta forma, se os conceitos forem muito bemapresentados, assimilados e devidamente exemplificados (com exercícios resolvidos) então oseducandos não terão problemas a priori com a lista de exercícios propostos dados como tarefa decasa. Aliás, o modelo exige que o educador faça isto, caso contrário ele não estará sendo disciplinador.Segue-se que, se algum educando não questionou algo durante a aula então entendeu tudo. Será queentendeu? Será que a maioria deles era capaz de formular algum questionamento? Será este o nossoobjetivo final? Ter alunos bem treinados em resolver exercícios? É essa a essência de educar nafísica? O ensino de física se reduziu a formar alunos-atletas para a já mencionada maratona dovestibular. Neste quadro, a avaliação foi reduzida a uma verificação da dedicação do educando noseu treinamento. Ou seja, acreditamos que se ele foi assíduo, comprometido com as atividades,aproveitou o seu tempo, a sua probabilidade de sucesso será “exponencialmente” melhor. Já queinserimos questões parecidas, senão iguais, àquelas dadas nas listas de exercícios em nossas avaliações.Neste modelo as aplicações práticas, curiosidades, descobertas, a magnificência, os limites da física eda ciência, a responsabilidade que o conhecimento científico traz e o exercício pleno da cidadania,passam a ser apenas ilustrações para tornar o conteúdo mais interessante. Infelizmente, quando servemapenas como ilustração ficam centralizados no conhecimento do educador. Jamais colocamos essestemas ou problemas como focos no processo educativo. O resultado há muito é conhecido o quejustifica tantas discussões encontradas nos anais dos encontros e simpósios de ensino de física. Porisso, a maioria de nós não está satisfeita com este paradigma, porque ele é excludente e ensina reproduzirmodelos estabelecidos 1.

Como alternativa, mudamos em nossa instituição os objetivos finais e a metodologia usada nadisciplina de física. Temos como verdadeiro que a educação não é feita de regras e receitas, mas sim deensaios e experiências, portanto, totalmente mutável, adaptável e responsável com todos os educandos.Não queremos ser pretensiosos, mas vamos relatar uma experiência que amadureceu durante algunsanos e que mudou radicalmente a forma de nossos educando lerem a física não de forma isolada, masinserida num conjunto de conhecimentos. Isto não quer dizer que deixamos de lado o vestibular, atéporque ainda é fortemente presente. Tornou-se mais um de nossos objetivos que complementa os demais.São eles, habilidade de desenvolver hipóteses testáveis, leitura-visão e criticidade contextualizada,liberdade de descobertas, responsabilidade individual, social e científico, cidadania, produção deconhecimento próprio alicerçado em conhecimento adquirido, respeito ao direito a Vida, direito aIndividualidade, direito a Tolerância, deslumbramento com o conteúdo e a magnificência da física, daciência e os seus limites.

O questionamento do modelo começou com a observação de que nenhum educador é dono doconhecimento, nem da disciplina ministrada, muito menos, é quem deve ser mais atuante em sala de aula,porém todo educador deve ser orientador e organizador sem ser centralizador. Nosso “eureka” foi perguntar:Quem mais deve participar e/ou falar na aula? O professor ou aluno? Até então, os professores reclamavamda falta de participação dos alunos nas aulas. Ora, deveria ser o contrário, ou seja, os alunos é que deveriamdesejar a participação do professor. Logo, a sala de aula deixa de ser dividida em alunos e professor, já queambos se mesclam.

Todo processo foi desenvolvido na forma de TEMA(S) e/ou PROBLEMA(S) vinculado(s)aos objetivos principais. Por exemplo, a indicação do livro-tema para discussão e avaliação empequenos grupos (de três integrantes) serve como ilustração. O livro “ O Mundo AssombradoPelos Demônios: A Ciência Vista Como Uma Vela no Escuro” 2 de CARL SAGAN, foi editado


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pela Companhia das Letras cuja sinopse diz: “Assombrado com a escuridão que parece tomarconta do mundo, onde explicações pseudocientíficas e místicas ocupam cada vez mais os espaçosdos meios de comunicação, Carl Sagan acende a vela do conhecimento científico para tentariluminar os dias de hoje e recuperar os valores da racionalidade. Em meio a anjos e ETs, astrólogose médiuns, fundamentalismos religiosos e filosofias alternativas, dois mais dois continuam a serquatro e as leis da mecânica quântica permanecem valendo em qualquer parte do planeta. “ Deamplo espectro interdisciplinar. Usamos seus capítulos ao longo do ano letivo discutindomensalmente algumas de suas unidades. A motivação foi o próprio tema que aborda diretamente avalidade da ciência e o misticismo, despertando curiosidade e paixões que foram defendidas nasdiscussões. Em seguida, a avaliação foi feita através da produção de texto onde deveriam gerarhipóteses a partir da interpretação de algum parágrafo-chave do texto. Tais hipóteses teriam queser testáveis na argüição do próprio contexto, ou seja, teriam que ser autoconsistentes através daspalavras do autor do livro. A correção dava-se pela verificação dessa autoconsistência indo desdea nota zero até a nota máxima de acordo com a proporcional validade do texto apresentado e dosdescontos oriundos de erros ortográficos e gramaticais. Nos casos de inconsistências, apresentava-as na forma de comentários explícitos ao lado do problema. Tal atitude mostrou-se muito válida,pois através destas observações puderam melhorar sua auto-avaliação. No entanto, se mostroucansativa, pois era necessário fazer anotações dos erros, mas gratificantes, já que o aluno ao terciência de seus erros justificados amadurece.

Nas mesmas séries eram comumente adotados PROBLEMAS conceituais do tipo: “Ao montarmosuma experiência utilizando uma Lata de 20 litros com torneira perto da base, uma placa de vidro planode 1mm de espessura, água e massa de vidraceiro, em seguida colocar a massa de vidraceiro na bordasuperior da lata cheia de água (retire totalmente a tampa superior da lata) e apoiando a placa de vidro.Por que ao abrir a torneira e parte da água escoar o vidro se quebra?” 3

A construção de hipótese era discutida em grupo usando bibliografia indicada, caso houvessealguma necessidade de buscar novos conceitos. Em seguida, fazia-se um teste confirmativo ou fazia-seuma simulação mental como atividade de grupo. Todo o processo pode ser avaliado, já que incentivahabilidades. No caso de resultado negativo sua recuperação dava-se pela oportunidade de se reformularnova hipótese.

Outro exemplo de problema: “Ao montarmos uma experiência utilizando um Béquer grande (2litros) ou balde plástico; tubo de acrílico ou plástico (diâmetro =~ 4 cm); disco de elástico (tampão,diâmetro =~ 6 cm); cordel e suporte, verifica-se na figura (a) que o tampão no fundo do tubo vaziopermanece preso quando esse não tem água. Por que colocando-se água dentro do tubo, como em (b), otampão solta-se quando os níveis forem iguais dentro e fora do tubo?” 4


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Assim, toda aprendizagem se dava na forma de desafio, incluindo situações inusitadas, como porexemplo:“Por que um peixe vivo pesa mais do que um peixe morto?” , enfatizando a necessidade de setestar toda e qualquer afirmação que possa gerar uma hipótese. Praticamente todas as atividadesexperimentais eram desenvolvidas pelos alunos com a co-participação do professor, mas cujas explanaçõeseram feitas por eles mesmos.

Podemos também ilustrar o trabalho desenvolvido usando como TEMA: “O Desaparecimentode Pequenos Rios Brasileiros” 5 na qual se discute “Qual o real papel do desmatamento na extinção depequenos rios e córregos em todo o país? Pesquisas realizadas no sul do Espírito Santo e na Floresta daTijuca, no Rio de Janeiro, revelam que o fenômeno tem causas complexas e pode ter drásticasconseqüências.” Este artigo usa conceitos como massa específica ou densidade absoluta, densidade relativae peso específico na determinação da qualidade física do solo e assim diagnosticar o índice de compactaçãodo solo devido ao mau uso; também se trabalha diretamente o conceito de pressão e devido a água apressão efetiva, atmosférica e absoluta, assim como a dedução do princípio de Stevin e o estudo de vasoscomunicantes para um fluido. Chega-se a ser necessário conhecer sobre forças de adesão, tensão e coesãoda água e capilaridade. Criou-se um modelo teórico sobre as nascentes desses pequenos rios através dodesenvolvimento da física do solo e a formação dos lençóis freáticos. Tal tema é por demais abrangenteenvolvendo a preocupação com o meio ambiente, a produção intensiva da agricultura, a necessidade dedesenvolvimento de novas tecnologias agrícolas (como o plantio direto), a necessidade de reflorestamentoadequado para manter a cobertura do solo, a formação dos processos erosivos pela chuva, assim como asdificuldades encontradas no contexto social de se criar uma agricultura sustentável que não agrida o meioambiente. Além de, envolver conteúdos estudados em outros níveis para modelar a relação existente entrea água e a floresta. Tal atividade necessitou de 12 horas/aulas: primeiramente duas delas para uma leiturainicial em grupos de cinco integrantes e prévia discussão (o que não rendera muito), em seguida distribuiu-se um assunto para se pesquisar, a cada grupo enumerado de um a oito (8 grupos de 5 alunos = 40 alunos).Cada um teve que pesquisar sobre algum conceito que tivera dificuldade sem um conhecimento prévio. Osassuntos foram: O que é um solo argiloso? (conseqüentemente o que é argila), quando e como se dá o mauuso do solo?, como se dá a impermeabilização do solo?, como as nascentes mudam de lugar de acordocom as estações de ano?, quais são e como se diferenciam os horizontes de perfil do solo?, o que é mataciliar?, como o uso de eucalipto e da cana de açúcar afeta a qualidade do solo?, Qual é o papel da coberturaorgânica sobre o solo? Tal atividade ficou como tarefa de casa. Em seguida, houve a apresentação oral decada grupo nas duas aulas seguintes. Na apresentação sobre os horizontes do solo os alunos salientaram oconceito de densidade absoluta ou massa específica, assim como sua relação com a compactação do solo.Na aula seguinte foi apresentado o conceito de pressão (P = F/A), comentou-se a dependência com aaltura e através de desafio, um aluno deduziu no quadro a expressão da pressão efetiva e, outro a pressão


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absoluta. Para próxima aula ficou como atividade a justificativa de como Torricelli pode afirmar que acoluna líquida de mercúrio correspondia a pressão exercida pela atmosfera no local. Isto foi apresentadopor um aluno. Nas próximas duas aulas discutiram-se a estrutura da molécula d’água e as suas forças decoesão, adesão e tensão superficial, capilaridade e como agem nas partículas de argila. Nas seguintesdiscutiu-se rapidamente o funcionamento de vasos comunicantes para um mesmo líquido e criou-se ummodelo de como poderia o lençol freático reter água no solo sem que houvesse uma nascente em qualquernível envolvendo o conceito de pressão atmosférica, pressão efetiva e pressão negativa de adesão da águano solo. Nas duas penúltimas aulas rediscutiu-se o texto principal através de uma atividade competitivaentre os grupos funcionando como avaliação. Cada grupo era responsável por formular questões paraoutros grupos valendo pontos. Como se tratava de competição onde haveria apenas um ganhador para anota máxima, cada grupo esforçou-se ao máximo em formular questões possíveis de serem respondidas,caso contrário, se perderia pontos. Finalizou-se a avaliação nas duas últimas aulas com uma apresentaçãona forma de painel a conclusão de cada grupo a respeito do tema abordado. Tal atividade se mostroutotalmente eficiente em um contexto problematizador.

Neste ano o livro indicado é “Bilhões e Bilhões:Reflexões Sobre Vida e Morte na Virada doMilênio .” 6 também de CARL SAGAN (divulgador explicitamente admirado por nós), editado tambémpela Companhia das Letras, cuja sinopse diz: “Este é o último livro de Sagan, publicado postumamentepela escritora Ann Druyan, sua mulher e colaboradora. Traz dezenove artigos dedicados a temas variados.Une-os o fio da racionalidade no exame das coisas do mundo. O tema que une os artigos é a vida e amorte: do planeta, do Universo, do ser humano coletivo e individual. Trata-se da última obra de umpensador admirável, que acreditava na capacidade do homem de tornar o mundo melhor e que, portanto,tinha um profundo comprometimento com a felicidade.” Novamente, de discussão ampla mas que abordadiretamente conteúdos que fazem parte da grade curricular da 2ª. Série, quando se discute os problemasde nossa atmosfera: efeito estufa, ciclo do carbono e o buraco na camada de ozônio.

Assim, o que fazemos durante as aulas é a apresentação de problemas que devem ser solucionadosatravés de idéias estruturadas, que possam ser testadas e confirmadas. O uso de material bibliográfico éfundamental, pois contém o conhecimento pronto que pode servir de fundamentação para o desenvolvimentode idéias. No entanto, a solução ou a proposta de ação para o problema não está pronta, será construídapor eles. Portanto, observamos que há uma possibilidade real de haver um maior comprometimento geralde todos os participantes. O ensino de física passa a ser integral. A aprendizagem desta disciplina ficaampla e irrestrita, com absoluta aplicabilidade e responsabilidade - já que esta ciência serviu de base parao nascimento de todas as outras ciências modernas. Assim, estes ensaios metodológicos contrapõem omodelo padrão de ensino e pretende-se alcançar melhor a participação do aluno neste processo. Logo, eledeixa de ser um mero expectador no processo ensino-aprendizagem e passa a ser autor e ator com suashabilidades individuais e em equipe desenvolvidas, e o professor passa a ser um problematizador, fomentadorde idéias, gerador de recursos que desafiam os alunos a buscarem a informação e a gerar hipóteses quepossam ser testadas; e quem sabe até construir conceitos sem que haja a apresentação formal destes.

Tal ação só se torna possível com uso intensivo das vias responsáveis pelo processo ensinoaprendizagem: aluno-professor, aluno-aluno, aluno-coordenação, professor-coordenação, professor-instituição, aluno-instituição.


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Referências

1 ALVES, R. Filosofia da Ciência. São Paulo, Editora Brasiliense, 1999.

2 SAGAN, C. O Mundo Assombrado Pelos Demônios: A Ciência Vista Como Uma Vela no Escuro.São Paulo, Companhia das Letras, 1996.

3 NETTO, L. F. Presão Atmosférica 1. Feira de Ciências, Disponível em< http://www.feiradeciencias.com.br/sala07/07_04.asp> Acesso em 09 mar 2003.

4 NETTO, L. F. Presão Exercída por Líquidos. Feira de Ciências, Disponível em< http://www.feiradeciencias.com.br/sala07/07_02.asp> Acesso em 09 mar 2003.

5 FARIA, A. P.; MARQUES J. S., O Desaparecimento de Pequenos Rios Brasileiros – Ciência Hoje, Riode Janeiro, v. 25, n.146, 56-61, 1999.

6 SAGAN, C. Bilhões e Bilhões: Reflexões Sobre Vida e Morte na Virada do Milênio . São Paulo,Companhia das Letras, 1997.


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CO-1-110

Simulações envolvendo o conceito da lei de gravitação universalpara alunos do ensino médio•••••

Daniela Zaneratto Rosa ([email protected])José Luís Aguilar Toro

Nelson Barrelo Junior ([email protected])Ester Regina Vitale ([email protected])

Rosana Nunes dos Santos ([email protected])

Departamento de Física/Centro de Ciencias Exatas e Tecnologia - Pontifícia Universidade Católica de São Paulo

Resumo

Este trabalho, elaborado por alunos do curso de Licenciatura em Física, tem como objetivo principal fazerum estudo detalhado do conceito de gravitação e da força gravitacional. Várias pesquisas foram feitas para acriação de uma nova metodologia que permitisse aos alunos do ensino médio melhor compreensão do assuntotratado. Para tanto foi preparado um roteiro de aula que, através da participação do aluno, fosse discutido oconceito de gravitação entre corpos e também, verificada experimentalmente a Lei da Gravitação Universal.

A seqüência proposta foi iniciada com a apresentação de um vídeo, editado com trechos do filme“Apollo 13”, seguida da discussão de diversas questões sobre o referido assunto. Posteriormente, foramverificadas algumas relações envolvendo força gravitacional: a primeira delas verificando a proporcionalidadeda força gravitacional com o produto das massas (resultado qualitativo) e a segunda a relação inversamenteproporcional da referida força com o quadrado da distância entre os dois corpos. Cabe salientar que taisverificações foram feitas a partir de simulações envolvendo força magnética com a utilização de imãs emateriais de baixo custo e fácil acesso.

O trabalho foi apresentado aos alunos da Escola Estadual Dr. Eduardo Vaz e faz parte dos objetivospropostos pela disciplina Prática de Ensino da Física, que busca desenvolver metodologias alternativaspara tornar os conceitos de Física compreensíveis aos alunos do ensino fundamental e médio.

Palavras chaves: Simulação, Lei da Gravitação Universal, Alunos do Ensino Médio, Roteiro de Aula.

Contexto atual do Ensino da Física

Hoje pensamos na escola como um ambiente criativo onde as crianças e adolescentes têm prazerde estar, onde o bem estar físico, psíquico e social é promovido. Infelizmente, porém, não é isso o queocorre na maioria das escolas do nosso País.

Os alunos acabam se comportando como grandes ouvidos (ouvindo, ouvindo, ouvindo...) e osprofessoresgrandes bocas (falando, falando, falando...), sem que haja interação entre eles.

A escola, onde as crianças e adolescentes passam (ou deveriam passar) a maior parte do seutempo, não se adaptou às mudanças de uma época em que tem que competir com , video-games, internet,descobertas tecnológicas e outros atrativos que, se não consistentes, são extremamente interessantes.

Por outro lado, os professores encontram dificuldades para se atualizar. A ausência de textos,materiais paradidáticos ou de programas de capacitação acessíveis, torna-os inseguros, tímidos, acuados.

Dentro de uma visão mais ampla, podemos dizer que a escola, hoje, é um ambiente que não colaborapara que alunos e professores sintam-se valorizados, respeitados como cidadãos. É um ambiente aonde obem estar não é promovido.


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Vários grupos de educadores conscientes e alguns programas nacionais e internacionais tem buscadoresgatar o verdadeiro e importante papel da escola na formação desses jovens. Tem buscado recuperar umambiente saudável, onde alunos e professores possam interagir e entender o processo de ensino, criticar,criar, construir e consequentemente, sentir-se seguros, participativos e conscientes.

O projeto pedagógico do curso de Licenciatura em Física da PUC-SP, vem contribuir na propostada criação dessa Escola onde a possibilidade da existência de um ambiente criativo e saudável, passa a serum entorno adequado para a a formação do futuro cidadão.

A proposta está baseada na capacitação de alunos de Prática de Ensino em Física, futuros professoresdo ensino fundamental e médio. A disciplina promove a discussão e elaboração de módulos educativosempregando diferentes metodologias, abordando temas transversais de maneira interativa, interligada aocotidiano do professor e aluno.

Os módulos prevêm adequar os alunos-professores a uma linguagem científica e tecnológica atual,cujo domínio o torne seguro e resgate a sua valorização como tal.

Capacitando os professores, buscamos os alunos que, ao se sentir estimulados dentro da escola,sendo parte integrante na construção do conhecimento, reforçam sua participação na comunidade, passandoa ser eles os “focos” promotores de transformações em suas famílias, comunidades, sociedade.

Desenvolvimento

Todos os alunos que elaboraram essa experiência são professores do ensino médio e apresentarama dificuldade que tem em fazer o aluno aprender a noção de campo gravitacional e as tecnologias associadasao assunto.

Decidiu-se então desenvolver o assunto de forma metodológica diferente da tradicional, onde a leide gravitação universal é colocada na sua linguagem matemática e a partir dela sempre é feito o estudo dafunção.

A primeira proposta foi a de uma pesquisa em vídeo buscando filmes que mostrassem a Terra noespaço e, para estudar a tecnologia que mais se aproxima a realidade atual do aluno, pensou-se no lançamentode naves à Lua. Foram selecionados vários filmes e optou-se por editar trechos do filme Apolo XIII.

O estudo das questões colocadas aos alunos seguiu as etapas: [1] assistiu-se o filme editado (cercade 13 minutos); [2] foram feitas perguntas que dependiam da observação dos alunos; [3] grupos de 2 a 3alunos discutiam as questões; [4] as respostas eram redigidas e guardadas.

Em seguida, cada grupo constituído fez duas experiências:

1 - a primeira simulava o campo gravitacional da Terra com um imã colocado no centro de umcirculo, desenhado em uma plataforma. O imã estava envolvido com uma esfera de plástico. Vários corposde materiais ferrosos (clipes) de massas diferentes eram colocados nas imediações do imã central, deforma que círculos concêntricos poderiam ser obtidos para cada um dos corpos utilizados.

A observação permitiu aos alunos obter resultados qualitativos que mostraram a existencia de “umcampo central - C” que agia sobre os outros corpos c1, c2,c3, de forma diferente. Observaram que adependência se dava com o tamanho do corpo (corpos de massas diferentes) e com a distância dessescorpos ao outro colocado no centro do circulo.

Todos os dados foram anotados e círculos concêntricos foram desenhados para cada par de corposutilizados (C e c1), (C e c2), (C e c3). Os corpos c1, c2,e c3 estavam envolvidos por esferas que nãopermitiam a sua visualização.


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A partir dessas observações colocaram-se várias questões para esclarecer o que essas observaçõese esses dados qualitativos tem em comum com trechos do filme. Por exemplo: qual a relação que pode serfeita entre a experiência realizada e o fato de uma nave espacial necessitar de uma “enorme explosão” paradecolar.

As respostas foram discutidas e analisadas pelos grupos.

2 – a segunda experiência permitiu traçar o gráfico da função que relaciona a força peso (massa xg) com a força magnética entre dois imãs que se encontram a uma distancia d.

Um dos imãs (C) foi colado no centro do prato de uma balança de precisão 0,0001 g e o outro (c1)em um suporte colocado a uma distancia d do centro do prato. Com um parafuso milimétrico variava-se adistancia do imã c1 ao outro C e com o auxílio da balança, media-se a variação da massa através darepulsão entre os imãs.

A função obtida foi comparada com gráficos de funções lineares, de 2º grau e funções que variamcom o inverso do quadrado.

Os resultados obtidos permitiram aos alunos relacionarem a variação da massa com o inverso doquadrado da distância entre os imãs. A experiência pretendeu simular a variação da força gravitacionalcom a distância entre os corpos.

Com esses dados outras questões levantadas na apresentação do filme puderam ser discutidas. Porexemplo: 1) por que os objetos flutuam dentro da nave espacial? 2) o que justifica a cápsula cair na Terra,uma vez que não há combustível?

Para finalizar o filme é novamente visto pelos alunos e as questões respondidas pelo professor como auxílio dos alunos.

CONCLUSÃO

O trabalho permitiu aos futuros professores de ensino médio:

• pesquisar uma nova metodologia de apresentar aos alunos do ensino médio o tema GravitaçãoUniversal;

• montar experimentos, construir equipamentos com materiais de baixo custo disponível no mercado;

• interpretar os resultados buscando coerência com o assunto tratado;

• usar sua criatividade relacionando os resultados obtidos com as questões apresentadas;

Como decorrência da aula elaborada, os alunos do ensino médio poderão:

• familiarizar-se com o tema Gravitação Universal através de uma metodologia que seja passívelde compreensão;

• estabelecer relações e exemplificá-las;

• contextualizar o desenvolvimento do pensamento científico, mostrando que o estabelecimentoda lei deu-se através do desenvolvimento de conceitos e relações;

• desenvolver o espírito crítico e a busca de soluções para questões reais, relacionando os conceitosdesenvolvidos com o cotidiano;

• despertar nos alunos o interesse pelas novas tecnologias e relacioná-las às leis da gravitaçãouniversal.


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CO-1-111

Simulações Numéricas: Durante as colisões.

Bruno Phelippe Buzelattoa[[email protected]]Dietmar William Forytaa [[email protected]]

Luciana Faustino Guimarãesa[[email protected]]Rafael Sfair de Oliveiraa[[email protected]]

Marina Sundfeld Pereiraa[[email protected]]Gustavo Pereira Rabeloa[[email protected]]

Felipe Braga Ribasa[[email protected]]Mauro Gomes Rodbarda[[email protected]]

a Departamento de Física, Universidade Federal do Paraná, Caixa Postal 19044,Centro Politécnico, Jardim das Américas, 81531-990 Curitiba, Paraná.

Resumo

Neste trabalho é estudado o processo de transferência de momento linear e de energia, que ocorredurante uma colisão entre dois corpos. Para tal estudo, usa-se simulações numéricas, visto que esta técnicapermite compreender mais facilmente o processo e os conceitos físicos associados, bem como esta seracessível aos estudantes do primeiro e segundo grau. Aqui serão discutidos três possíveis formas de interaçãoentre os dois corpos, para representar a interação “real” entre estes, a saber, força de arrasto, força derestituição Hook’iana e força de atrito.

Introdução

Em geral os fenômenos naturais são bem descritos por equações diferenciais, e sua solução exigeum conhecimento mais extenso do cálculo diferencial e integral, que só estarão disponíveis após o ciclouniversitário básico.

Uma alternativa a este poderá ser o uso da ferramenta “simulação numérica”. Uma das vantagensdesta é que este usa basicamente as quatro operações matemáticas de números reais, facilmentecompreendido por estudantes do primeiro grau. Com a simulação numérica fica muito mais fácil evidenciara Física por trás do fenômeno natural, neste trabalho sobre Colisões.

Durante uma colisão, as posições, velocidades e acelerações dos corpos variam e estas variaçõesnão são objeto de estudo por causa da complexidade dos cálculos matemáticos envolvidos, mas, empregandoum método numérico simples, é possível analizar todos esses dados passo a passo. Cada passo é umincremento de tempo “Dt”, e em cada “Dt”, é calculado a posição atual, bem como a velocidade, aceleração,momento linear e energia cinética. Com esses dados é possível ver como varia cada um deles, e estudar oprocesso que ocorre durante a colisão.

Todos esses dados são salvos em um arquivo, e os gráficos são gerados usando programas similaresao gnuplot, origin ou afins.

O método numérico.

O programa foi desenvolvido para obter dados durante uma colisão, então o algoritmo utilizadosegue os seguintes passos:

1-Se o projétil está dentro do alvo, então calcula-se as acelerações conforme o modelo utilizado,caso contrário as acelerações admitem o valor “0” (zero).


1197

2-É calculado a posição atual dos corpos utilizando a seguinte equação:

(1) Vmed

= Dx/Dt Þ x(n+1)

= xn + v Dt

3-Agora calcula-se a velocidade dos corpos:

(2) Amed

= Dx/Dt Þ v(n+1)

= vn + a Dt

4-Calcula-se a energia cinética total e o momento linear total do sistema do sistema respectivamente:

(3) E = ½ m1 v

12 + ½ m

2 v

22

(4) P = m1 v

1 + m

2 v

2

5-E por fim, incrementa-se o tempo total:

(5) t(n+1)

= tn + Dt

A condição para que o programa continue executando é que o ‘corpo1’ (o projétil) tenha velocidadediferente do ‘corpo2’ (o alvo), ou seja, ‘v

1 – v

2 S prc’, onde ‘prc’, é o quão próximo de zero a precisão do

cálculo deva ser. Como o ‘Dt’, é o incremento do tempo, a precisão de todos os cálculos dependem dele,então quanto menor este ‘Dt’, menor é o erro da simulação.

As forças de colisão

Para fazer uma simulação numérica há uma necessidade de se ter uma modelagem numérica quedemonstre melhor o fenômeno físico por de trás das colisões. Então que modelagem usar? As modelagensusuais utilizam equações diferenciais, mas estas são ‘muito’ complicadas’’ para estudantes de primeiro esegundo grau e a utilização destas foge ao escopo deste trabalho.

O que ocorre durante uma colisão? Como podemos equacionar isto? Existem vários tipos decolisão, a colisão entre uma bala de fuzil com um balde de água é diferente da colisão entre um tijolo comuma parede. Como modelar estes dois casos? Existe uma maneira simples, no caso da colisão entre a balade fuzil com o balde de água podemos dizer que existe uma força atrito viscoso agindo, pois a bala vaientrando e empurrando a matéria para os lados, no caso do tijolo com a parede, o tijolo vai entrando naparede e comprimindo a matéria na sua frente, então a força de repulsão aumenta e neste caso podemosdizer que age uma força do tipo mola nesta colisão.

Um outro caso é quando um bloco colide com outro mas nesta colisão não ocorre a penetração,apenas as superfícies se unem e por atrito ocorre a transferência de energia entre eles, e neste caso pode-se dizer que age uma força constante, então este é o modelo do tipo atrito.

Dados das simulações:

Massa do corpo 1 = 3 kg; Massa do corpo 2 = 7 kg; Velocidade do corpo 1 = 100 m/s; Incrementode tempo = 1 · 10-6s; Precisão do cálculo = 1 · 10-6m/s.

Obs: A resultante das forças externas são sempre nulas. A precisão do cálculo é o quão próximo dezero deve ser a diferença entre a velocidade dos corpos para que o programa pare de funcionar.

Força de interação: Mola.

Tendo em mãos os tipos de colisões, escolhemos uma delas e equacionamos para se ter umamodelagem numérica. Neste caso, foi escolhida a modelagem do tipo mola. Pode-se tratar a colisão entreum corpo largo e rígido contra uma parede da seguinte maneira: como nesta colisão o projétil comprimea matéria do alvo a sua frente, pode-se dizer que age uma força parecida com a de uma mola, visto que a


1198

resistência ao movimento aumenta conforme a densidade do alvo aumenta(a densidade do alvo aumentadevido a compactação da matéria do mesmo). Então a equação para achar a aceleração utilizada noprograma é esta:

(6) a1 = - (k Dx) / m

1

(7) a2 = - (k Dx) / m

2

onde ‘Dx = x1 - x

2’, ‘m

n’, ‘x

n’ e ‘a

n’ são as massas, posições e acelerações instantâneas dos corpos

respectivamente, o índice ‘n’ pode ser ‘1’ ou ‘2’ (projétil e alvo respectivamente), e ‘k’ representa o quantoé duro o alvo. A equação ‘6’ representa o projétil e a equação ‘7’ representa o alvo. Na equação ‘6’ aaceleração é negativa pois o projétil tende a adquirir a mesma velocidade do alvo que inicialmente estáparado, mas, quanto mais o projétil penetra no alvo, mais ele perde velocidade, enquanto o alvo ganhavelocidade devido a colisão. Logo a equação ‘6’ é negativa e a ‘7’ é positiva.

A seguir serão mostrados os gráficos obtidos através do programa. Estes gráficos são muitoimportantes para compreender como ocorre o transporte de energia durante uma colisão, que é o principalobjetivo deste trabalho.

Neste texto foi adotado a seguinte convenção: a linha vermelha representa o projétil (corpo 1), alinha azul representa o alvo (corpo 2) e a linha verde representa a união dos dois corpos (corpo 1 + corpo 2).

Constante elástica = 10 N/m

Os gráficos abaixo mostram a posição dos corpos em relação ao tempo e a variação da velocidadeno tempo respectivamente. O gráfico da aceleração (e como conseqüência a Força) é máxima no final dacolisão, pois esta modelagem (Tipo Mola) depende do quanto o projétil entrou no alvo.

O Momento Linear Total do sistema se manteve constante em todas as iterações do programa, talcomo a teoria nos diz sobre esta conservação. A Energia Cinética Total do sistema varia por se tratar deuma colisão inelástica, e esta variação é máxima no instante inicial da colisão, diminuindo até que oscorpos tenhama mesma velocidade. O gráfico da constante elástica versus a penetração mostra como variao quanto o projétil penetrou no alvo pela constante elástica. Note que após uma certa constante elástica,a variação da penetração não é tão significativa. O gráfico da constante elástica versus a Energia Cinéticamostra o quanto de Energia Cinética Total foi perdida em cada incremento da constante elástica. Noteque, independente da Constante Elástica, a perda da Energia Cinética Total é sempre a mesma, concordandocom que a teoria diz.


1199

Força de interação: arrasto.

Na modelagem tipo arrasto, a colisão que ocorre é entre um corpo pequeno e rígido(o projétil)contra um corpo qualquer(o alvo), onde o projétil quando entra no alvo, arrasta a matéria do alvo para oslados, não havendo a compactação da matéria como no caso da colisão do tipo mola, apenas ocorre umatrito entre as superfícies onde esta força depende da velocidade relativa entre eles.

A equação usada para se achar a aceleração é esta:

(8) a1 = -(b · Dv) / m

1

(9) a2 = -(b · Dv) / m

2

onde ‘Dv = v1 - v

2’, ‘a

n’, ‘v

n’ e ‘m

n’ são as acelerações, velocidades e massas dos corpos

respectivamente, o índice ‘n’ é análogo à modelagem do tipo mola, ‘b’ é o coeficiente de atrito viscoso (Ocoeficiente ‘b’ já tem embutido nele o formato do projétil e a densidade do alvo).

Estes resultados mostram como se transfere a energia de um corpo para o outro utilizando amodelagem do tipo arrasto, veja os gráficos e compare-os com o modelo anterior.

Dados:

Coeficiente de Arrasto = 10 kg/s

Os gráficos abaixo mostram a posição dos corpos em relação ao tempo e a variação da velocidadeno tempo respectivamente. Note que, no gráfico do tempo versus a aceleração, a aceleração (e comoconsequência a Força) é máxima no início da colisão, pois esta modelagem depende da velocidade relativaentre projétil e o alvo.

O Momento Linear Total do sistema se manteve constante em todas as iterações do programa, talcomo a teoria nos diz sobre esta conservação. A Energia Cinética Total do sistema varia por se tratar deuma colisão inelástica, e esta variação é máxima no instante inicial da colisão, diminuindo até que oscorpos tenhama mesma velocidade. O gráfico do coeficiente de arrasto versus a penetração mostra comovaria o quanto o projétil penetrou no alvo pelo coeficiente de arrasto. Note que após um certo coeficientede arrasto, a variação da penetração não é tão significativa. O gráfico do coeficiente de arrasto versus aEnergia Cinética mostra o quanto de Energia Cinética Total foi perdida em cada incremento do coeficientede arrasto. Note que, independente do coeficiente de arrasto, a perda da energia cinética total é sempre amesma, concordando com que a teoria diz.


1200

Força de interação: Atrito.

Esta modelagem mostra um tipo de colisão muito simples que é quando um bloco qualquer apenastoca a superfície de outro bloco, gerando um atrito cinético constante. Esta modelagem foi colocada nestetrabalho mais como um comparativo para as outras modelagens, pois esta é a que pior representa arealidade.A aceleração é equacionada da seguinte maneira no programa:

(10) an = - F

a/ m

n

(11) an = F

a/ m

n

onde ‘mn’ é a massa do corpo e o índice ‘n’ pode ser ‘1’ ou ‘2’ que são ‘projétil’ e ‘alvo’

respectivamente. O ‘Fa’ é a Força de atrito e como foi dito anteriormente, esta é constante.

Estes são os resultados desta simulação.

Dados:

Força de Atrito = 10 N

Os gráficos mostram a posição dos corpos em relação ao tempo e a variação da velocidade notempo respectivamente. Note que, no gráfico do tempo versus a aceleração, a aceleração é constante emtodos os instantes da colisão, isto se deve pelo fato que esta modelagem usa uma força de atrito constante,não dependendo de nenhuma outra variável, tal como nas outras modelagens.

O Momento Linear Total do sistema se manteve constante em todas as iterações do programa, talcomo a teoria nos diz sobre esta conservação. A Energia Cinética Total do sistema varia por se tratar deuma colisão inelástica, e esta variação é linear, tal como na variação da velocidade deste. O gráfico daforça de atrito versus a penetração mostra como varia o quanto o projétil penetrou no alvo pela constanteda força de atrito. Note que após uma certa constante elástica, a variação da penetração não é tãosignificativa, tal como nas outras modelagens. O gráfico do tempo versus a Energia Cinética mostra oquanto de energia cinética total foi perdida em cada incremento da constante da força de atrito. Note que,independente da força de atrito, a perda da Energia Cinética Total é sempre a mesma, concordando comque a teoria diz.


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Discussão dos resultados.

Os resultados finais (Energia Cinética Total final, Momento Linear Total final, velocidades, etc..)coincidiram com os valores teóricos esperados, o Momento Linear Total do Sistema se conservou, mas,por se tratar de uma colisão inelástica, a Energia Cinética Total do Sistema varia.

Os gráficos das acelerações tiveram discrepâncias devido ao tipo de modelagem adotada. Namodelagem do arrasto, a acelaração foi máxima no instante inicial do impacto, enquanto na modelagem damola, a máxima foi no instante final. A modelagem do atrito teve a aceleração constante do início ao fim,pois como foi dito anteriormente, esta força é constante.

A perda da Energia cinética foi igual para todas as modelagens e para qualquer valor utilizado nosrespectivos coeficientes, mas a sua variação foi diferente em cada modelagem. A variação da EnergiaCinética foi igual a variação do quadrado da velocidade. Na equação da Energia Cinética o único termoque varia é a velocidade, e como a Massa é uma constante, ou seja, nenhum corpo perde ou ganha massanesta simulação, a derivação desta expressão é a aceleração multiplicada pela massa do corpo, e é porcausa disso que em cada modelagem a variação da Energia Cinética é diferente.

Enfim, os resultados saíram conforme o esperado, mas ainda precisam ser feitos melhoramentosno método numérico utilizado e adicionar mais modelagens para poder ser feito um estudo mais completoe detalhado.


1202

CO-1-112

Simulações Numéricas: Oscilações não-lineares

Marina Sundfeld Pereiraa[[email protected]]Bruno Phelippe Buzelattoa[[email protected]]Dietmar William Forytaa [[email protected]]

Luciana Faustino Guimarãesa[[email protected]]Rafael Sfair de Oliveiraa[[email protected]]Gustavo Pereira Rabeloa[[email protected]]

Felipe Braga Ribasa[[email protected]]Mauro Gomes Rodbarda[[email protected]]

aDepartamento de Física, Universidade Federal do Paraná, Caixa Postal 19044, Centro Politécnico,Jardim das Américas, 81531-990 Curitiba, Paraná.

RESUMO:

O ensino de física é muito prejudicado por causa da necessidade da utilização de um ferramentalmatemático amplo. Com simulações numéricas, é possível reduzir este ferramental para apenas as operaçõesmais simples, conhecidas pelos egressos no ensino fundamental e médio. Aqui vamos modelar numericamenteo comportamento das oscilações não lineares, utilizando conceitos simples como as Leis de Newton e aLei de Hooke para molas.

INTRODUÇÃO

O movimento periódico é aquele que se repete em intervalos regulares. É encontrado com grandeabundância na natureza. Temos como exemplos o movimento de um pêndulo, o movimento aparente doSol em torno da Terra, o da Lua, o movimento de uma mola, assim como tantos outros.

O movimento oscilatório é aquele em que o corpo passa por um ponto e tende retornar a elefazendo a mesma trajetória (mas no sentido contrário). Dizemos que o corpo oscila em torno deste ponto.O movimento de um pêndulo é um bom exemplo de movimento oscilatório; ele oscila em torno de umponto (o ponto de equilíbrio), que no caso é a parte mais baixa de sua trajetória, afinal ele é atraído pelaforça gravitacional. O movimento de uma mola também é oscilatório e o ponto em torno do qual ela oscilaé o ponto em que a força da mola não é exercida sobre o corpo. Assim, quando o corpo está além desteponto, a força da mola o atrai, não importando em qual sentido o corpo esteja. Podemos dizer que todaoscilação possui uma freqüência.

Em oscilações não lineares temos duas características interessantes: elas apresentam amplitudes efreqüências que não são números constantes nem repetitivos e seu movimento não é facilmente previsível.Um exemplo deste tipo de movimento seria de um pêndulo em que seu “peso” é um ímã, e este é atraídopor vários outros ímãs. Este pêndulo vai se mover de maneira que não conseguimos prever exatamentepara onde ele vai pois ele vai oscilar em torno de vários pontos, sendo estes pontos os vários ímãs que oatraem.

PROBLEMA A SER ESTUDADO:

Sabemos que se tivermos um corpo ligado a uma mola, estando a mola sob leve distensão oucontração, quando solta, tende a produzir um movimento em torno de um ponto (movimento oscilatório)


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e tende a parar sobre este mesmo. Para que esta pare, existe uma força exercida sobre ela, assim comohouve uma força exercida para que ela fosse contraída ou distendida.

Podemos fazer um estudo experimental que nos leva às mesmas conclusões que Hooke obteve em1660. Tendo uma mola às nossas vistas, iremos observar seu comportamento sob a ação de forças, nestecaso trabalharemos com a força peso. Se colocarmos esta mola na vertical, sem nenhuma massa em suaponta, veremos que ela não é distendida. Se colocarmos uma pequena massa em sua ponta (a mais próximado chão) observamos uma pequena distensão. Quanto maior a massa, maior será sua força peso, eobservamos que maior será sua distensão, resumindo, quanto maior a força, maior a distensão da mola. Sepegarmos molas diferentes e colocarmos em sua ponta massas iguais, veremos que as distensões não sãoiguais. Isto ocorre devido a uma propriedade intrínseca da mola. A esta propriedade damos o nome deconstante elástica da mola. Analisando os dados deste experimento, veremos que para pequenas distensõesele se comporta de maneira linear e então podemos fazer a seguinte relação:

(1) F = - k × Dx

Esta então é a Lei de Hooke, que descreve a força elástica da mola, onde k é a constante elásticada mola, F é a força da mola e Dx é a sua distensão. Isto, aproximadamente, é o que foi feito por Hooke.

ABORDAGEM NUMÉRICA DO PROBLEMA

Um estudo analítico dos problemas físicos, é restringido por pontos isolados nos quais a pessoaquer analisar, resumindo-se ao seu início e fim. Com o advento da tecnologia de micro-semicondutores, oscálculos trabalhosos ditos “braçais” são resolvidos em questão de segundos por computadores, e é aí queentra o estudo numérico dos problemas. Uma simulação numérica consiste em analisar o problema ponto-a-ponto, dando uma visão geral do que acontece de fato na situação analisada.

As equações de movimento do problema estudado são fornecidas no programa. Dados valoresiniciais, o programa os joga nas equações e as calcula. Os resultados são utilizados no próximo passocomo valores iniciais, para dar continuidade ao movimento. Cada passo Dt é um pedaço do tempo totalem que o movimento é estudado. O programa pára quando a soma dos passos já dados totaliza o tempo.Começamos pela seguinte equação:

(2) dp/dt = F

Como p = mv tomamos a massa m constante. Então calculando (2) teremos:

(3) F = ma

Aplicando a Segunda Lei de Newton, onde é enunciado que a somatória das forças é igual a massavezes a aceleração, podemos fazer a seguinte relação:

ma = - kx

e disto podemos ver que a = -kx/m e daí podemos tirar todas as outras equações de movimento e ver ocomportamento da mola. Não só isto, calculamos também a energia total da mola

E = ½ mv² + ½ kx².

Até agora estamos tratando do problema linear, ou seja, o sistema é conservativo. Naturalmentepodemos esperar que a energia permaneça constante. Mas observando o gráfico (Figura 1) da energia pelotempo vemos que ela tem um ligeiro acréscimo.


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Figura 1

Energia constante no caso linear, com ligeiro acréscimo devido ao erro da simulação.

Isto ocorre devido ao erro de precisão do programa. Como já dito antes, o programa faz oscálculos por passos Dt, e estes passos totalizam o tempo. Quanto menor forem estes passos maior será onúmero de cálculos que o programa realizou, e por conseqüência, maior será a precisão. Se o Dt não forpequeno o suficiente temos um erro, que é o que gera o acréscimo na energia.

COEFICIENTE ELÁSTICO CONSTANTE

Este problema é ensinado nas escolas, em geral, apenas de maneira teórica e, às vezes, demaneira experimental. Por conta disto os estudantes sentem dificuldade para visualizar as grandezasempregadas no movimento e não compreendem as equações. Se simulações numéricas forem utilizadas,os estudantes poderão compreender como as grandezas e equações descrevem bem o movimento.Além disso aprenderão a interpretar os gráficos obtidos, o que tornará o ensino muito mais completoe eficaz.

No programa do caso linear, apenas as equações descritas nas leis de Hooke e de Newton foramutilizadas. Os resultados obtidos nas simulações já feitas foram satisfatórios. Através do gráfico (Figura 2)podemos notar que a amplitude do movimento manteve-se constante, assim como ocorre quando ocoeficiente elástico não varia. Sendo assim, vemos que não há risco de atrapalhar o processo deaprendizagem, em vista de que se as simulações não dessem bons resultados, poderiam confundir osestudantes.

Figura 2 - Posição pelo tempo no caso linear.

COEFICIENTE ELÁSTICO EM FUNÇÃO DO TEMPO

No caso não linear são utilizadas no programa todas as equações já descritas acima e sãoacrescentadas as equações da freqüência de oscilação e da variação da constante elástica no tempo. Parauma retroalimentação da variação do sistema, podemos fazer a freqüência depender da constante elásticae vice-versa, como na seguinte maneira:

w = (k/m) ½ k = k0 + k

1 sen(wt)

sendo k a constante elástica da mola, k0 a constante inicial, k

1 Uma constante elástica dependendo de k

0 e

menor que esta (como por exemplo k1= k

0/ 2) e w a freqüência de oscilação da mola.


1205

A variação da constante elástica da mola no tempo, implica num movimento oscilatório igual oumuito próximo ao caótico, ou seja, não se pode prever seu movimento como no caso linear, onde bastarepetir os números no início de cada ciclo após o primeiro, pois seu movimento é desordenado. Nestesistema, k faz a força da mola variar, a força faz a aceleração variar (pois a massa é constante), a aceleraçãogera uma variação na velocidade e na posição. Isto dá uma característica não linear, que é fácil notar apartir de seus gráficos (Figuras 3 e 4). O fato do sistema não linear não ser conservativo implica no fato daenergia não se conservar. Se a variação do k dá resistência ou facilita o movimento da mola, podemosconcluir que ele dá ou retira energia da mola de acordo com o valor que está possuindo.

Ao analisarmos o gráfico da energia, notamos que existem pontos lineares, ou seja, pontos ondeela se mantém praticamente constante e depois volta a oscilar. Se fizermos uma ampliação destas partes“constantes” (Figura 5), é fácil perceber que ali existem minúsculas variações. Daí podemos concluir quequando a constante elástica varia muito rapidamente, o sistema se mantém praticamente constante e, emcontrapartida, quando ela varia lentamente, o sistema possui uma grande variação.

Figura 3 Figura 4 Figura 5

Figura 3: posição pelo tempo no caso não linear; Figura 4: energia não constante;Figura 5: ampliação de parte linear da energia não constante.

DISCUSSÃO

A técnica de simulações numéricas é muito boa para o ensino, pois permite explorar modelagensde fenômenos complexos de maneira relativamente simples, ou seja, sem a matemática avançada vista nafaculdade.

Neste estágio inicial utilizou-se de modelos não muito realistas para a verificação do conceito. Osresultados foram satisfatórios nas duas modelagens utilizadas, e foram alcançados os objetivos de modelara mola hookiana e de se obter um movimento não linear a partir de uma mola, onde o coeficiente elásticovaria de acordo com o tempo.

Tratar-se-á, como continuidade deste trabalho, um sistema de cadeia onde a não linearidade estaráassociada à posição de equilíbrio da oscilação, visando modelar o fenômeno da sublimação.


1206

CO-1-113

Textos de divulgação científica: avaliando umaestratégia didática para o ensino médio♦♦♦♦♦

Gabana, Marcielaa[[email protected]]Lunardi, Grazielaa [[email protected]]

Terrazzan, Eduardo A.a [[email protected]]

aNúcleo de Educação em Ciências, Centro de Educação, Universidade Federal de Santa Maria

I. INTRODUÇÃO

Dos textos que costumam estar presentes no cotidiano das pessoas é crescente ao volumeporcentagem correspondente a Textos de Divulgação Científica (TDCs) disponíveis em revistas e jornais.Os TDCs usualmente apresentam os assuntos numa linguagem flexível e próxima da utilizada no cotidianodas pessoas. Não costumam trazer exageraros deno aprofundamento em detalhes específicos nem exagerosno uso dea simbologia matemática como costuma acontecer emos Livros Didáticos (LDs).

O TDC, cComo qualquer texto, o TDC nunca está propriamente não é acabado,; pode-se dizer queele se acha em permanente elaboração (e reelaboração) ao longo das diversas recepções feitas por diferentesleitores;, iisto ocorre em parte porque a história de leitura de cada um influêencia no modo comoque eleinterpreta o texto é interpretado.

Através das atividades de leitura podemos minimizar alguns problemas comuns nos alunos, comopobreza de vocabulário, uso de sinais de pontuação, dificuldade em fazer anotações, problemas de leiturae compreensão de textos em geral. Acreditamos que ensinar a ler e a escrever é tarefa de todas as áreas,não sendo tarefa exclusiva das áreas de línguas: Português, Literatura e Redação.

Em contra partida nos LDs, da área de Ciências Naturais, ocorre uma sistematização dosconhecimentos científicos tratados, em que estes são separados por unidades e/ou capítulos, normalmentefinalizados por sessões de exercícios e/ou questões. Estes exercícios, na sua grande maioria, exigem apenasmemorização mecânica de definições para sua reprodução ou de fórmulas matemáticas para sua aplicaçãoimediata. As questões, em geral, podem ser respondidas simplesmente retornando a um trecho específicodo texto para identificação da informação a ser reproduzida.

A leitura de TDCs, por si só, proporciona uma grande diversidade de informações sobre assuntosvariados. Estes textos costumam apresentar os conhecimentos científicos a partir do tratamento de suasaplicações, ou através de explicações sobre a construção, o funcionamento e os usos de aparatostecnológicos, ou ainda do estudo de fenômenos presentes no cotidiano das pessoas.

Em alguns desses textos encontramos discussões sobre os processos de produção dos conhecimentoscientíficos, o que pode auxiliar o leitor a formar imagens/idéias mais adequadas do que seja a própriaCiência, diminuindo o grau de mistificação que costuma permear a imagem pública da Ciência.

Algumas vezes costumam enfatizar as novas idéias relacionadas a “conhecimentos de ponta”, bemcomo certas limitações, evidenciando as possibilidades de ruptura com conhecimentos já estabelecidos. Jána maioria dos LDs, encontramos apenas os “resultados da Ciência”, geralmente apresentados como“verdades irrefutáveis”, sem referências aos processos pelos quais estes resultados foram obtidos, podendotransmitir ao leitor (aluno ou professor) uma imagem da Ciência como uma atividade estática e contínua.



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Essa caracterização geral dos TDCs nos ajuda a defender sua utilização como recurso didático emaulas de Física. No entanto, não temos a pretensão de que os TDCs substituam os LDs que eventualmentesão adotados pelo professor. Num primeiro momento, consideramos importante que o professor percebao potencial didático de outros textos, que estejam mais próximos da leitura espontânea de seus alunos doque os LDs. Em seguida, seria desejável que estas leituras fossem organizadas em atividades didáticas quepermitissem e estimulassem um maior grau de discussão e de participação desses alunos.

Assim, num tempo não muito longo, poderíamos esperar que atividades de leitura e discussão,realizadas sistematicamente, a partir de textos diversos, pudessem sinalizar ao professor a possibilidade deum melhor uso do próprio LD, ou seja, como um material escrito de referência (desde que bem escolhido),porém não como “o controlador” de programação curricular de sua disciplina. Desse modo, à medida quecresce o uso de textos diversos em suas aulas (com leitura, discussão e sistematização das interpretações),o professor pode aumentar também a sua autonomia frente ao LD (o que não ocorre hoje, na maioria doscasos).

A nosso ver, no caso das aulas de Ciências Naturais em particular das aulas de Física, os TDCssituam-se em posição privilegiada em relação aos diversos textos possíveis e disponíveis. Acreditamos queos TDCs possam “abrir caminho” para outros textos serem utilizados nas aulas de Física, e assim o próprioprofessor poderá exercitar sua criatividade na elaboração de seus planejamentos didáticos.

CONDIÇÕES PARA UM BOM USO

É comum o professor, ao usar textos de LDs, dialogar pouco com seus alunos em sala de aula. Estediálogo costuma ser restrito e se esgota rapidamente. Sendo então, substituído pela apresentação dealgoritmos matemáticos para aplicação em exercícios. A própria natureza dos LDs favorece que o professormantenha esta postura tradicional. Entretanto, a utilização de TDCs em sala de aula não só solicita umanova postura do professor, mas ao mesmo tempo o auxilia na superação de formas tradicionais de ensino.

É importante ressaltar que o fato da linguagem do TDC ser considerada e direta, abordando anotícia de forma simples, não tendo a preocupação de aprofundar conceitos estabelecidos, pode, algumasvezes, deixar a desejar apresentando “meias verdades”, o que viria a construir nos alunos algumas concepçõeserradas/equivocadas sobre os conhecimentos científicos abordados no texto. Dessa forma, o professor setorna responsável em relacionar as informações existentes no texto e as concepções dos alunos, de maneira,que estes possam atribuir significados adequados às informações contidas no texto.

Em alguns TDCs, também, podem aparecer informações distorcidas ou incorretas. Cabe ao professor,na preparação de uma atividade didática com o uso destes textos, identificar tais informações para poderretifica-las no momento do seu uso em sala de aula, ou quando a gravidade do caso exigir, substituirtotalmente o texto. Porém, este fato não invalida a utilização do TDC. Inclusive porque em alguns LDstambém encontramos erros conceituais e nem por este motivo deixamos de utiliza-los.

Por fim, devemos lembrar que através das atividades de leitura, podemos minimizar alguns problemascomuns nos alunos, como pobreza de vocabulário, uso incorreto ou inadequado de sinais de pontuação,dificuldade em realizar sínteses, dificuldades de leitura e compreensão de textos em geral. Na EducaçãoBásica, ensinar a ler e escrever, não é, e não pode ser, exclusivamente de professores da área de linguagem,mas deve ser visto como uma tarefa de todos os professores.

OBJETIVO DO TRABALHO

O uso de TDCs ainda não é corrente em aulas de Física no Ensino Médio. Por isso, consideramosimportante aprofundar os estudos sobre as possibilidades de utilização destes textos em sala de aula. Opresente estudo se insere como uma das ações previstas no âmbito de um projeto maior intitulado


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“Atualização Curricular no Ensino de Física e Formação Continuada de Professores”, desenvolvido juntoNúcleo de Educação em Ciências (NEC) da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Como partedeste estudo temos a preocupação em analisar os aspectos que se mostram como mais relevantes nasimplementações de atividades didáticas com uso de TDCs em aulas de Física no Ensino Médio.

DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO

Para a investigação sobre o uso de TDCs em aulas de Física, durante o ano de 2002, contamos coma colaboração dos participantes do Grupo de Trabalho de Professores de Física (GTPF).

Este grupo é composto por professores de Física em serviço nas Redes de Ensino pública e privada,alunos de Graduação da Licenciatura em Física da UFSM, alunos de Pós-Graduação do Mestrado emEducação da UFSM e docentes da UFSM pesquisadores em Ensino de Física. O grupo funciona desde1996 e atualmente encontra-se dividido em três subgrupos (GT1S, GT2S e GT3S), cada um responsávelpela elaboração de planejamentos escolares para uma das séries do Ensino Médio. A diversificação dasfontes para a elaboração destes planejamentos é um dos desafios que motivam o trabalho desenvolvidopelo GTPF.

Uma de suasas metas do GTPF é a produção de Módulos Didáticos (MDs) para uso na disciplinade Física no Ensino Médio. Estes MDs são estruturados segundo um modelo de Três MomentosPedagógicos (Delizoicov e Angotti, 1981), a saber: Problematização Inicial, Organização doConhecimento e Aplicação do Conhecimento. Em cada MD busca-se inserir atividades que usem recursose estratégias didáticas especificas: textos, experimentos, analogias, problemas, vídeos, computadores/internet, entre outros.

Através da parceria estabelecida com os participantes do GTPF, estamos implementando nas trêsséries do Ensino Médio atividades didáticas com o uso de TDCs. A seguir, descrevemos a dinâmica deprodução dessas atividades didáticas para sua incorporação nos MDs produzidos pelos GTs:

1 – Levantamento de TDCs nasem revistas de divulgação científica, disponíveis no acervo doNEC, que tratem de temas/assuntos relacionados à Física de forma geral, para que possam ser utilizadoscomo recurso didático referência aoem aulas de Física. Este acervo é atualizado pelos alunos de graduaçãoenvolvidos no projeto.

2 – Elaboração de um roteiro que será utilizado na implementação do texto em sala de aula,destacando os objetivos de ensino-apredizagem pretendidos com o texto, trechos/assuntos mais relevantesque devem ser destacados pelo professor, possíveis dúvidas que possam surgir durante a leitura dos alunose dinâmica de trabalho com o texto.

Essa sugestão de roteiro foi estruturada, após análise de alguns artigos para a utilização de TDCscomo recurso didático alternativo. (CHAVES, T. V., 2001) e (TERRAZZAN, E. A., 2000). ANEXO I

3 – Após,Oos TDCs são sugeridosstão dos TDCs aos GTs, onde é realizada feita a leitura e discussõesdos textos, para definir qual será utilizado como atividade didática a ser implementaçãoda em sala de aulacomo atividade didática. Essa leitura prévia do texto pelo professor se vê necessária para que o TDC sejaadaptado aos Módulos Didáticos.

Assim, nos encontros semanais do grupo, é realizado o estudo desses textos, sendo analisadosconteúdos conceituais de Física envolvidos e tópicos ou assuntos que aparecem como duvidosos aosprofessores participantes do GTPF. Esses encontros se tornam necessários para que o próprio professoresteja mais preparado ao aplicar o texto em sala de aula.

Para analisar a implementação dessas atividades com o uso de TDCs foram acompanhadas seisturmas (cerca de 240 alunos) da segunda série do Ensino Médio, de uma escola da rede pública de Santa


1209

Maria. Essas turmas estavam sob a regência três professoras participantes do GT2S. A razão pela qualacompanhamos a implementação dos TDCs dessas professoras, foi o fato de neste ano termos atuado maisdiretamente no GT2S. Assim como o total da carga de trabalho efetiva de cada professor é grande,aproveitamos o espaço do GT2S para uma maior discussão das estratégias utilizadas em sala de aula.

No quadro abaixo relacionamos as atividades didáticas com o uso de TDC implementadas em salade aula pelos professores participantes do GT2S.

Uma das professoras participantes do GT2S não implementou nenhuma atividade didática com ouso de TDC; assim, esse relato é restrito a observação das aulas de três professoras. Durante a analise dosinstrumentos de coleta de informações iremos fazer referência a elas pelo uso das siglas MN, AB e HG.

Para a avaliação das implementações das atividades didáticas com o uso de TDCs, utilizamoscomo instrumentos de coleta de informações:

1 - Relatos dos professores contidos em seus Diários da Prática Pedagógica (DPPs), elaboradosapós um conjunto de aulas ministradas,

Segundo Porlán e Martin (1997) este tipo de Diário permite refletir o ponto vista do autor sobre osprocessos mais significativos da dinâmica na qual está imerso. Nossa análise no Diário está restrita somenteaos relatos em que o professor descreve a utilização do TDC, não vamos entrar em detalhes sobre aestrutura do diário.

2 - Vídeogravações, das aulas ministradas,

As videogravações são um recurso auxiliar na coleta de informações, porém não podem ser utilizadascom grande freqüência devido aos custos operacionais que envolvem. Por este motivo não puderam servideogravadas todas as implementações.

3 - Entrevistas informais realizadas com os professores.

As entrevistas informais feitas com os professores foram realizadas nos encontros do GT2S, e nosespaços disponíveis nos intervalos das aulas na própria escola.

Algumas atividades possuem um número menor de informações. A atividade didática contida noMD2S-13 foi implementada somente por uma professora, devido a um atraso na execução dos planejamentosdas demais.

SÉRIE DE

ENS. MÉD.

PREVISTA

2oano

2oano

2oano

2o ano

MÓDULO

DIDÁTICO DE

REFERÊNCIA

MD2S-08

MD2S-10

MD2S-12

MD2S-13

ASSUNTO

Mudanças de pressão e

transformações gasosas

Primeira Lei da

Termodinâmica

Física ondulatória

Acústica

REFERÊNCIA COMPLETA

‘Princípio e funcionamento da panela de pressão’. In

www.anfar.com.br/news.htm

‘Por dentro das cilindradas’. In: Veja na sala de aula: 26

maio 1999, pág. 04-05

GRECCO, Dante; CANDISANI, Luciano: (2000). ‘Os

segredos do mar’. In: Galileu: 9(102): 46-55

DIEGUES, Flávio; AFFINI, Marcelo: (1992). ‘Equações

sonoras’. In: Superinteressante: 6(01): 44-49


1210

Devido a uma mudança repentina na escola da ordem diária dos períodos da disciplina de Física, asatividades contidas no MD2S-08 e 10 somente possuem os relatos presentes no DPPs e dados de entrevistasinformais com os professores.

A atividade didática contida no MD2S-12 foi videogravada e possui o maior conjunto de informaçõese análise dos dados.

Inicialmente o grupo separa os TDCs compatíveis com os assuntos principais de cada MD. Apósleituras e discussões define-se quais textos serão utilizados na estruturação de atividades didáticas. Estasatividades didáticas são implementadas em sala de aula e avaliadas pelos participantes dos GTs.

A estrutura da atividade didática com o uso de TDCs deve contemplar os seguintes itens: objetivoda utilização do texto, tema/conceitos principais, pontos principais do texto e possíveis trechos duvidosos,dinâmica para a utilização e questões/situações a serem compreendidas após a implementação.

ALGUMAS CONSTATAÇÕES NOSSAS SOBRE:

Os professores:

Houve uma certa distância entre o discurso sobre a utilização do TDC e a forma de implementaçãodeste em sala de aula. Nos encontros do subgrupo a importância do uso desta atividade ficava evidente naconstante preocupação em inserir os textos nos MDs. Porém, a utilização destes em sala de aula, emalguns casos, ocorria da forma tradicional.

A preparação prévia do texto por parte de alguns professores foi insuficiente. A elaboração domaterial nos subgrupos, usualmente, é realizada algumas semanas antes da implementação das atividadesem sala de aula. O professor “recebe” uma quantidade considerável de informações num encontro dogrupo, pois geralmente são discutidas mais que uma atividade por encontro. Assim muitas vezes o professornão consegue rever todas as informações que utilizará em sala de aula. É durante a implementação doTDC que as dificuldades se manifestam.

Citação extraída do DPP

“Em alguns momentos tive a impressão de que os alunos estavam melhores preparados que eu, emrelação ao texto.”

No desenvolvimento das atividades em sala de aula surgiram pequenas alterações em relação aosroteiros, elaborados para a utilização dos textos. Essas alterações fizeram-se necessárias devido aoandamento da atividade em cada turma.

A professora MN não respondeu algumas das questões, que os alunos levantaram como dúvidas,durante a discussão dos textos em sala de aula. A maioria dessas questões apareceram como secundáriasna elaboração dos roteiros pelos participantes do GT2S para utilização do TDC. Em outras questões jáapontadas como possível duvidas o professor HG se recusou a explicar. Sua alegação foi que os alunos játeriam visto o conteúdo anteriormente.

Muitos professores não incentivam a leitura e a formação de visão crítica dos alunos, pois elespróprios, não possuem o hábito da leitura de materiais de divulgação científica o que causa insegurançaem relação ao domínio dos assuntos tratados nos TDCs.

É necessário que os professores estejam conscientes que eles próprios precisam ler os textos paraestarem informados sobre os assuntos abordados, os pontos que os alunos terão maiores dúvidas, qual oenfoque que será tratado no TDC em sala de aula.


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O papel do professor durante a discussão do texto em sala de aula fica restrito a organizador dodebate entre os alunos. Através das videogravações constatamos que os alunos dominaram a discussãodos TDCs. O professor somente intervinha para organizar a discussão ou para auxiliar em situações quenão eram de consenso da classe.

Durante a implementação dos textos, nas aulas da professora AB, um aluno que quase nuncaparticipava das atividades realizava a leitura dos textos. Porém esse aluno recusava-se a discutir o texto nogrande grupo. Tal aluno continha problemas de ordem pessoal que influenciava de forma direta na suaparticipação em aula.

A implementação das atividades didáticas com TDC ocorreram num tempo maior que o previstono planejamento pelo grupo.

Constatações do professor sobre a atividade:

Foi realizada uma conversa informal com a professora MN para que pudéssemos analisar melhoras anotações do seu DPP, citamos abaixo alguns trechos que achamos relevante na visão da professoraMN para descrever o uso do TDC nas suas aulas:

G: Já havia trabalhado com TDC em sala de aula?

MN: “Já havia trabalhado, mas sem roteiro. Quando se utiliza o texto com roteiro, é melhor detrabalhar. Quando se utiliza o texto sem roteiro, é feita a leitura do texto se comenta mas não chega a lugarnenhum.... Já com o roteiro foi mais interessante para os alunos alguns puderam mostrar interesses limitadose depois me disseram que como era final do ano, ai então eles se interessaram.... se esforçaram,..... queriamser bem valorizados, e demostraram que sabiam, que realmente leram o texto...acho que foi válido, nãoimporta qual a finalidade que eles pretendiam chegar...”

G: Notou a diferença da abordagem do TDC e do LD?

MN: A forma?

G: É.

MN: Eu acho que o LD é bem direcionado, se ele trata algum assunto da realidade do aluno éum pequeno tópico, lá no final da página, que tu nem enxerga as letrinhas. E o texto não, o aluno lêinformalmente, acrescenta no seu conhecimento, não é uma coisa rotulada onde ele tem que aprenderaquilo ali e pronto.... Aprende espontaneamente com o texto, eu acho, pra eles é mais prazerosopegar o texto e ler, do que. pegar o conteúdo da forma que é apresentado no LD e ler sobre aqueleconteúdo.

Nos DPPs podemos verificar que os pontos principais destacados pela professora MN foram aparticipação de alunos que durante todo o ano letivo foram considerados relapsos na sua avaliação.

O trecho que segue abaixo foi extraído do DPP da professora MN acompanhada:

“...destacou-se mais na discussão do texto os alunos que normalmente não demonstram muitointeresse pela disciplina”

ou ainda encontramos citações como:

“...foram os períodos mais bem aproveitados do semestre (na minha opinião), visto que esta turma,no geral, não tinha (sic) compromisso nenhum com o aprendizado.”


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Produção dos alunos:

Podemos categorizar as sínteses de compreensão dos textos, elaboradas pelos alunos em:

1 - as sínteses em sua maioria foramé formadas por cópias de extratos/trechos do texto. Emalguns casos resulta num conjunto de informações sem conexão entre si.

2 - a síntese é formada por um conjunto de questões formuladas e respondidas pelos alunoscom suas próprias palavras. Essas questões em nenhum momento da implementação foramsugeridas.

3 - a síntese é formada pela enumeração dos conceitos principais trabalhados no MD,acompanhados de trechos do texto onde possa se identificar alguma idéias/referênciassobre esses conceitos. Em alguns casos quando essa identificação não está presente notexto os alunos criam situações fictícias para que aquele conceito enumerado não fiqueem branco.

4 - a síntese é formada por um texto que contém além da interpretação do aluno, algumas questõesque extrapolam o que pretendia com a atividade didática correspondente.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Através do relato realizado pelos professores, destacamos a importância da elaboração de roteirospara utilização de atividades didáticas como o uso de TDCs em sala de aula. Já que este atua como umrecurso auxiliar ao professor. Porém somente o roteiro para a utilização do texto, não garante que oprofessor estará suficientemente preparado para implementação do mesmo em sala de aula.

As atividades didáticas com o uso de TDCs exigem uma participação mais ativa dos professores nadiscussão dos textos em sala de aula. O que nos remete a buscarmos formas variadas na preparação doprofessor para a implementação dessas atividades. Já que a leitura e discussão do texto nos subgrupos doGTPF mostrou não ser suficiente, pois através das videogravações e dos DPPs encontramos trechos/situações em que os professores demonstram preocupação pelo fato de não se sentirem suficientementepreparados para discussão do texto.

Algumas sínteses de compreensão elaboradas pelos alunos, contém situações fictícias, evidenciandoalgumas semelhanças com os exercícios e/ou questões de LDs. Os alunos vêem o TDC como um exercícioque possui uma única interpretação correta. Alguns alunos encaram o este trabalho com o texto como umaforma de avaliação onde cabe somente uma resposta correta.

ANEXO I

A seguir, apresentamos uma proposta de dinâmica para realização de Atividades Didáticas comuso de TDCs, adaptada de trabalhos anteriores da equipe do projeto de ‘Atualização Curricular no Ensinode Física e Formação Continuada de Professores’. Está dinâmica em especial, está mais voltada para autilização de textos sugeridos no 2º Momento Pedagógico (Organização do Conhecimento) da estruturaçãodos MDs do GTPF.

1. Apresentação pelo professor da atividade a ser desenvolvida, destacando:

Texto a ser utilizado, com referência completa e o tema/assunto tratado;

Dinâmica de trabalho a ser seguida pelos alunos;

Expectativas a serem atendidas com a utilização do texto;


1213

2. Leitura prévia, feita individualmente pelos alunos, para identificação de:

• termos relacionados a assuntos de física apresentados no texto.• conceitos científicos estudados anteriormente.• trechos que chamaram atenção e/ou suscitaram dúvidas.

3. Sistematização, coordenada pelo professor, sobre os termos e/ou conceitos apontados, seguidade discussão coletiva sobre o texto, com respostas às sobre dúvidas levantadas pelos alunos.

4. Inserção na discussão coletiva, dos termos/conceitos/trechos que foram considerados relevantes/fundamentais no planejamento, do professor que, eventualmente, não tenham sido observados/apontados pelos alunos.

5. Elaboração, em pequenos grupos ou individualmente, de sínteses de compreensão do texto.

6. Apresentação plenária das sínteses elaboradas, com comentários do professor.

7. Fechamento da atividade, através da elaboração coletiva, coordenada pelo professor de umquadro-resumo sobre as sínteses realizadas.

8. Recolhimento, das sínteses escritas para o professor proceder a avaliação da compreensão dotexto alcançada pelos alunos.

Como parte do planejamento para desenvolver estas atividades em sala de aula, recomenda-setambém que o professor deva preparar o texto a ser utilizado, procurando seguir alguns passos:

1. ler cuidadosamente o texto, destacando;

• temas relevantes que estão relacionados no texto;• conceitos científicos, utilizados explicitamente e/ou envolvidos implicitamente;• trechos de maior relevância;

2. preparar intervenções para explicações sobre destaques.

3. elaborar estratégias para auxiliar os alunos na (re)construção dos conceitos científicospretendidos.

4. preparar comentários abrangentes sobre os trechos selecionados, além daqueles presentes notexto procurando trazer novos elementos para a discussão coletiva.

BIBLIOGRAFIA

ALMEIDA, Maria José P. M. de; RICON, Alan Esteves. Divulgação científica e texto literário – umaperspectiva cultural em aulas de física. Caderno Catarinense de Ensino de Física, v 10, n.1, 7-13,1993.

CHAVES, Taniamara Vizzotto. Textos de Divulgação Científica no Ensino de Física Moderna na EscolaMédia. Santa Maria, Rio Grande do Sul: UFSM, Programa de Pós-Graduação em Educação, 2002.(Dissertação de mestrado)

PÓRLAN, Rafael. El diario del profesor. (Un recurso para la investigación en el aula. 4.ed. Sevilla: DíadaEditora, n.6, 1997.

TERRAZZAN, E. A. O potencial didático dos textos de divulgação científica: um exemplo em física In:ALMEIDA, M.J.P.M. de; SILVA, H. C.da (ORGS.) Textos De Palestras e Sessões Temáticas: IIIEncontro Linguagens, Leituras e Ensino da Ciência. 2000, São Paulo/UNICAMP, pág. 31-42, 2000.


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CO-1-114

Trabalhando O Conceito De AceleraçãoCom Alunos Com Deficiência Visual: Um Estudo De Caso*

1) Eder P. Camargo [[email protected]]2) Dirceu da Silva [[email protected]]

1) Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) : Faculdade de Educação, R. Bertrand Russel, 801Cidade Universitária “Zeferino Vaz”, cep: 13083-970 - Campinas - São Paulo

2) Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) : Faculdade de Educação, R. Bertrand Russel, 801Cidade Universitária “Zeferino Vaz”, cep: 13083-970 - Campinas - São Paulo

I. Introdução

É compreensível que os estudantes com deficiência visual tenham grandes dificuldades com asistemática do ensino de Física atual, visto que o mesmo, invariavelmente fundamenta-se em referenciaisfuncionais visuais. Apesar dos outros sentidos serem de grande importância para os indivíduos, o sentidode visão parece dominar toda e qualquer atividade que se realize no ambiente da escola, o que sentenciao aluno com deficiência visual ao fracasso escolar e à não socialização. Paradigmas comportamentais eeducacionais, ao se constituírem como obstáculos à relacionamentos equilibrados e saudáveis entre videntese pessoas com deficiência visual, produzem uma série de tabus que geram por sua vez, uma relaçãodialética entre distanciamento e desconhecimento, relação esta, que tende a ser estável, mas que pode serdesestabilizada em contextos sociais como o educativo.

Dessa forma, que tipo de atitude pode ser adotada a fim de se adaptar ou mesmo construiruma prática de ensino de Física que contemple não só as necessidades dos alunos videntes mas tambémas dos alunos com deficiência visual? Evidentemente que a resposta à tal questionamento se encontraprincipalmente no rompimento de atitudes e hábitos estabelecidos dentro das práticas educativastradicionais, e que se constituíram em modelos de “como se deve dar aula” ou de “como se deveavaliar”.

Portanto, refletir sobre a prática de ensino de física à alunos com deficiência visual através dasuperação do paradigma tradicional de ensino, tem se apresentado fundamental (Mantoan, 2002). A partirda superação do dito paradigma educacional, ações educativas e inovadoras que envolvam a todos,deficientes visuais e videntes, poderão ser elaboradas, avaliadas e constantemente reformuladas. Nestaperspectiva, indivíduos com deficiência visual, pelo fato de não perceberem fenômenos físicos da mesmaforma que o vidente percebe, não constituem-se em exceções ou anormalidades dentro do contextoeducacional. Pelo contrário, tais indivíduos são capazes de observar a maioria dos fenômenos físicos,refletir sobre eles e criar hipóteses para explicá-los (Camargo, 2000).

II. Metodologia e características da pesquisa em andamento:

Este trabalho apresenta Cinco atividades de ensino do conceito físico de aceleração para alunoscom deficiência visual. Estas atividades têm por objetivo, A melhoria das concepções de aceleraçãodesses discentes. Na elaboração de tais atividades, procurou se tomar como referência, experiênciasobservacionais não visuais, experiências estas que permitem que indivíduos com deficiência visualinterpretem e compreendam fenômenos físicos. Cabe ressaltar que as referidas atividades ainda nãoforam aplicadas, Pois fazem parte de um projeto de pesquisa em andamento. Dessa forma, tentar-se-áretirar o ensino do foco de perspectivas exclusivamente visuais, valorizando-se assim, outras maneirasde percepção.


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Neste contexto, O paradigma de metodologia de pesquisa-ação , atende às necessidades da pesquisaaqui exposta , em relação à sua efetiva realização. Não obstante, acredita-se previamente, que a avaliaçãode um conjunto de atividades em condições de sala de aula, não possa ser realizada com a obtenção detodos os pontos dos “caminhos cognitivos” percorridos pelos alunos, já que os processos de aprendizagemsão dinâmicos e podem ocorrer fora dos encontros em classe. Assim, a pesquisa, como se apresenta, devepossuir um aspecto nitidamente qualitativo, centrada nas qualidades das falas e dos processos que osalunos irão apresentar e/ou serem submetidos (Lucke e André, 1986; Moreira, 1988).

A partir dessas considerações, estruturou-se , um plano de pesquisa e ação fundamentado nosseguintes procedimentos:

Procedimento 1: (Efetuado) identificar experiências não visuais da realidade física, que podem serusadas com indivíduos cegos (Camargo, op. Cit.).

Procedimento 2: (Em andamento) construir equipamentos e dispositivos que permitam estabelecerinterações não visuais.

Procedimento 3: (Efetuado) elaborar atividades de ensino sobre o conceito de “aceleração” àpessoas com deficiência visual , atividades estas que se baseiem em problemas abertos da realidadecotidiana perceptível desses indivíduos.

Procedimento 4: (A ser realizado) aplicar as atividades elaboradas a um grupo de alunos com deficiênciavisual, observando o comportamento de suas aprendizagens em relação à crescimentos conceituais.

Procedimento 5: (A ser realizado) compreender o papel das observações sensoriais (ouvir, sentir eenxergar) na influência para a formação de modelos alternativos da realidade física.

Trabalhar-se-á com uma turma de 15 alunos deficientes visuais. Os alunos serão submetidos a umgrupo de 5 atividades, que formam um corpo de conceitos interrelacionados e que permitem oestabelecimento de conclusões sobre o crescimento conceitual dos discentes. Duas fontes de dados serãoutilizadas durante as aulas controladas :

1) Gravação em vídeotape dos momentos de ensino.

2) Registros escritos dos alunos (em Braille) ou entrevistas após as atividades (gravadas).

Para que conclusões possam ser atingidas, ir-se-á acompanhar a seguinte sistemática:

1) Levantamento das concepções dos alunos antes do ensino.

2) Aplicação das atividades, com gravação em vídeo e/ou áudio do processo.

3) Registro escrito pelos alunos ou gravação de entrevistas, para a avaliação das atividades.

Como aponta Mantoan (op. Cit.) sendo a sala de aula um “micro espaço onde as reformasverdadeiramente se efetivam ou fracassam” e um “grande termômetro pelo qual se mede o grau de febredas mudanças educacionais”, o esclarecimento de dúvidas relacionadas à prática do ensino de conteúdosde Física à pessoas com deficiência visual, só se dará no referido espaço.

III. Estrutura do curso: conceito de aceleração :

Dentro da quantidade de tópicos (conteúdos) que a Física abrange, havia a necessidade de se optarou selecionar aqueles a serem trabalhados. Dessa forma, a escolha do assunto “aceleração”, se deu motivadapela expectativa de uma continuidade ao estudo desenvolvido em Camargo (2000), por sugestõesprovenientes da orientação, por idéias que esporadicamente (em momentos livres) ou sistematicamente(reuniões) surgiam, e por ser um conteúdo de fundamental importância dentro da Física.


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O curso está estruturado em cinco encontros (aulas), sendo que nos três primeiros serão abordadosaspectos qualitativos do tema escolhido, e nos dois últimos, aspectos quantitativos. A dinâmica das aulasaborda a aceleração e a desaceleração de um objeto, em cima de dois fatores causadores do referidofenômeno, o atrito e a gravidade.

Portanto, a seqüência de atividades é a seguinte:

1- Vivência do atrito: Parte A: Observação e contextualização do fenômeno.

Nesta atividade, o objetivo é proporcionar oportunidades para que os alunos reconheçam sob oreferencial do atrito, diferentes objetos e superfícies, a fim de contextualizar o referido problema de estudo.

Aqui, os alunos entrarão em contato tátil com vários tipos de materiais , tocando-os, empurrando-os, para que possam contextualizar o objeto de estudo. Os alunos apresentarão situações cotidianas ondeestejam presentes questões relacionadas com o atrito. Por fim, em grupo eles deverão expor suas idéiaspara as causas do fenômeno observado

2- Vivência do atrito: Parte B: O atrito e o conceito de desaceleração.

Nesta atividade os objetivos são: compreender o atrito como resultado do contato e do deslizamentode uma superfície sobre outra, observar tatilmente o comportamento do movimento de um carrinho semrodinhas sobre superfícies de diferentes atritos e observar auditivamente situações da presença do atrito,como a de frenagem de automóveis

Aqui, os alunos deverão empurrar os diferentes carrinhos sobre as superfícies lisas e ásperas, Eobservar tatilmente o que ocorre com seus movimentos nas diferentes superfícies. Em seguida, eles ouvirãoa gravação do evento da frenagem de um automóvel, para que possam descrever através da observaçãoauditiva, as características do movimento. Será solicitado aos alunos, para que em grupos apresentemexplicações aos fenômenos observados. Os argumentos científicos serão apresentados pelo professor atravésde uma maquete que represente macroscopicamente superfícies.

3- O estudo qualitativo da aceleração através de um plano inclinado

Nesta atividade o objetivo é A observação auditiva da variação da velocidade de um carrinho quese move sobre um plano inclinado

Aqui o aluno deverá fazer com que o carrinho suba e desça o plano inclinado. Dessa forma, elepoderá observar auditivamente a variação da velocidade do mesmo , através do aumento do intervalo detempo entre um sinal e outro da sirene. Em grupo, os alunos deverão discutir e apresentar suas explicaçõespara a variação do intervalo de tempo dos sinais emitidos pela sirene. O professor deverá ficar atento àsexplicações dos alunos, no sentido de os mesmos se utilizarem de termos como aceleração, desaceleração,velocidade, força, gravidade, E através do diálogo durante o debate, procurar compreender qual osignificado utilizado por eles para esses termos.

4- Aceleração: um estudo quantitativo

Nesta atividade os oBJETIVOS são: compreender a utilização do marcador de tempo (vibrador)no registro de um movimento, interpretar as marcas deixadas na fita de papel, calcular a velocidade médiaentre os intervalos de tempo marcados na fita, calcular a aceleração com que o carrinho desce o planoinclinado, construir os gráficos espaço x tempo, velocidade x tempo, aceleração x tempo para o movimentodo carrinho, e interpretar os gráficos construídos.


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Em conjunto (professor e alunos) deverão fixar o vibrador no topo do plano inclinado;acrescentar ao marcador de tempo 2m de fita e o papel-carbono de modo que este, fique entre ovibrador e a fita de papel, com a parte carbonada voltada para baixo; ligar uma bateria ao marcadorde tempo; Prender o carrinho a uma das extremidades da fita, A fim de deixá-lo descer pelo planoinclinado com o marcador de tempo ligado; escolher a unidade de tempo e marcar a fita com furos.o professor ou um colega vidente deverá furar com a ajuda de um instrumento pontiagudo, as marcasescolhidas e deixadas na fita de papel pelo carbono. Dessa forma, o aluno com deficiência visual,poderá Ter acesso à marcas deixadas no papel, que correspondem a intervalos de tempo. Com arégua em braille, O aluno poderá medir o comprimento de cada intervalo numerado na fita de papel,e obter valores de velocidade e aceleração.

No artefato elaborado para a construção de gráficos, O aluno com deficiência visual pode construiros gráficos: espaço em função do tempo, velocidade em função do tempo e aceleração em função dotempo. O aluno pode se orientar tatilmente através dos fios de nylon, e marcar os pontos com as tachinhas.A curva traçada com a massa de modelar, deve seguir a tendência média dos pontos.

5- Queda dos objetos.

Esta atividade, possui dois objetivos principais: viabilizar ao aluno com deficiência visual aobservação auditiva da queda de um objeto; viabilizar ao aluno com deficiência visual a análise quantitativadesse movimento, através de procedimentos já descritos na atividade (4).

Para a realização desta atividade, desenvolveu-se com o auxílio de um aluno de graduação emLicenciatura em Física da UNICAMP, um equipamento que permite por parte de uma pessoa comdeficiência visual, a observação do fenômeno da queda de um objeto (ver tópico (V). Com esteequipamento, um aluno com deficiência visual, pode observar auditivamente a queda do objeto dentrodo tubo através do som emitido pelo alarme, e através das marcas deixadas no papel, fazer análisesquantitativas.

IV. Principais materiais a serem utilizados:

Tapetes, carpetes, lixas, os móveis de uma sala de aula.

1) Duas superfícies, sendo uma áspera como uma lixa e outra bem lisa, carrinhos sem rodinhas dediferentes superfícies, mais lisas e mais ásperas, a gravação de um evento sonoro da frenagemde um automóvel(em CD ou fita cassete ), uma maquete contendo: uma superfície muitoenrugada e um objeto enrugado.

2) Carrinho de madeira com rodinhas, canaleta, sirene, alguns ímãs, objetos que sejam sensíveisa atração magnética.

3) Rolo de fita para marcador de tempo, disco de papel-carbono (4,5 a 5 cm de diâmetro), marcadorde tempo (Vibrador), régua ou fita métrica em Braille.

4) Isopor, fios de nylon, fios de lã, cola, tachinhas, massa de modelar, sorobam

V. Artefatos:

Construíram-se equipamentos que contem dispositivos que permitem a um aluno deficiente visual,estabelecer interações não visuais com os fenômenos estudados, bem como, elaborar e interpretar gráficos.Esses equipamentos fazem parte dos materiais pedagógicos que serão utilizados durante a aplicação dasatividades citadas a cima.


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Construção de gráficos:

Com o material descrito no item (4 , tópico IV), pode se construir um artefato para que um alunocom deficiência visual se oriente tatilmente na construção e interpretação de gráficos. Para tanto, fixadoscom cola no isopor , os fios de lã podem representar os eixos da abcissa e da ordenada, enquanto os fiosde nylon podem representar as linhas horizontais e verticais. Com as tachinhas o aluno pode marcar ospontos no gráfico, e com a maça de modelar, traçar o gráfico. Dessa forma, o aluno cego torna-se capazatravés do tato, de construir, compreender e interpretar gráficos.

Plano inclinado com interface sonora:

Neste artefato, a superfície do plano inclinado, deve variar espaços condutores (exemplo: cobre),e espaços isolantes (exemplo: fita isolante). A dimensão dos espaços deve ser a mesma. Um carrinho,trazendo uma sirene conectada a um circuito aberto contendo dois fios condutores e uma bateria de 1,5V,deve descer o plano inclinado. As duas pontas dos fios condutores devem estar do lado de fora do carrinho,em contato com o plano inclinado. Dessa forma, quando os fios estiverem em contato com a parte condutorado plano inclinado, o circuito se fechará e a sirene emitirá um som, e quando os fios estiverem em contatocom a parte isolante do plano inclinado, o circuito se abrirá e o som não será emitido.

Interface sonora para queda dos objetos:

Este artefato trata-se de um tubo de PVC de 1,80 m de altura com 102 mm de diâmetro interno.Este tubo foi perfurado e à cada 15 cm foram colocados sensores magnéticos para alarme. Um discodesliza dentro do tubo com um imã e ao passar pelos sensores, o imã ativa o alarme. No topo do tubo foicolocada uma chapa dobrada por onde o papel é alimentado e preso ao disco. No topo da estrutura fica abobina com um oscilador e um potenciômetro que permitem ajustar a freqüência mais adequada deimpacto para a agulha que perfura o papel enquanto o disco cai dentro do tubo.

VI. Conclusões:

Sem a pretensão de fornecer uma “fórmula pronta” ao que se refere ao ensino de conteúdos deFísica a alunos com deficiência visual, A proposta de atividades de ensino de Física aqui exposta, tem porobjetivo apresentar alguns direcionamentos, visto que , nos dias de hoje, um ensino de Física apoiado pelaEscola e pelo professor, se constitui num aspecto decisivo e fundamental para o indivíduo com deficiênciavisual, já que cria as condições para sua transformação social. Neste contexto, compreender a importânciado ensino de Física para pessoas com deficiência visual à luz da quantidade desses indivíduos na sociedadebrasileira, bem como, à luz da inserção de tais indivíduos na mesma sociedade, é do ponto de vista social,fundamental.

No Brasil, as pessoas com deficiências representam um segmento aproximado de 24.000.000 decidadãos, de todas as faixas etárias, segundo os dados do IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia eEstatística(Balerini, 2002). Quase metade desses indivíduos possui problemas visuais, e como indicaSassaki, (1998) o número de cegos no Brasil, gira em torno de 825.000. Em relação ao número de alunoscom deficiência visual no Brasil, dados do Censo Escolar de 1999, indicam que do total de 374.129 alunosmatriculados nos diversos níveis da educação, 18.629 (5%) são deficientes visuais, assim distribuídos:1.404 na pré-escola; 11.924 no ensino fundamental; 876 no ensino médio; 751 em educação de jovens eadultos; e 2904 em outras alternativas de formação (A tarde: matéria 265, Mês 10, 2002).

Esses indivíduos são aptos à aprender qualquer conteúdo ensinado (Leontiev et. al. 1988), mas emlinhas gerais, não encontraram ou não encontram condições educativas específicas à sua aprendizagem no


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contexto escolar (um dos ambientes mais importantes de inclusão). Representam uma quantidadesignificativa de cidadãos que necessitam ou já necessitaram de algum tipo de preocupação diferenciadaquanto às práticas de ensino de Física. Diferenciadas não no sentido excludente, mas no sentido de umaatenção especial as características próprias desses indivíduos, características estas, que exigem a elaboraçãoou adaptação de métodos e formas de avaliação. Diferenciadas também no sentido de inovadoras, vistoque, os métodos, as atividades, as formas de avaliação etc, que estão sendo desenvolvidas e aplicadas àindivíduos com deficiência visual, poderão auxiliar outras pessoas (com deficiência visual ou não) em seuaprendizado de Física.

Por outro lado, em relação à aspectos de caráter social, a derrubada do preconceito, da discriminaçãoe do isolamento, trarão conseqüências benéficas às pessoas com deficiência visual como por exemplo,oportunidades no mercado de trabalho. No entanto, “como empregar tais indivíduos sem o devido preparodos mesmos, e das pessoas que irão recebê-los? Algumas empresas, se dizem impossibilitadas de cumprira lei 7853/89 - que obriga que aquelas com até 100 funcionários tenham no mínimo um deficiente contratado,com até 200 funcionários tenham 2% de deficientes, de 201 a 500, 3%, de 501 a 1.000 empregados, 4%,e acima de 1.001, 5% - através do argumento da não existência do funcionário com deficiência munidodos requisitos educacionais que o habilite à exercer aquela função específica. Observa-se aqui a estreitarelação existente entre os aspectos educacionais e outros tantos de âmbito social como o trabalhista.

Portanto, pensar um ensino de física de qualidade à pessoas com deficiência visual, vai além docaráter puramente escolar, extrapolando sem dúvidas, à um nível de discussão muito mais amplo e complexo,referente ao estabelecimento do indivíduo com deficiência visual na vida social como um todo.

VII. Referências bibliográficas:

BALERINI, C. Novo Web site para pessoas com deficiência; (2002), in: www.lerparaver.com

CAMARGO, E. P. Um estudo das concepções alternativas sobre repouso e movimento de pessoas cegas.Bauru, 2000. 218 p. Dissertação (Mestrado em Educação para a Ciência) - Faculdade de Ciências,Campus de Bauru, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”.

LEONTIEV, A. N. Uma contribuição à teoria do desenvolvimento da psique infantil. In: VIGOTSKI L.S., LURIA, A. R., LEONTIEV, A. N. Linguagem desenvolvimento e aprendizagem. São Paulo. 1988.p. 59-83

LUCKE, M. e ANDRÉ, M.E.D.A. Pedagogia em Educação: Abordagens Qualitativas. São Paulo, EPU,1986.

MANTOAN, M. T. E. Ensinando a turma toda as diferenças na escola: Pátio, ano V, Nº 20, fevereiro/abril2002, Pg. 18 -23.

MOREIRA, M.A. Alguns Aspectos das Perspectivas Quantitativas e Qualitativas à Pesquisa Educacionale suas Implicações para a Pesquisa em Ensino de Ciências. Porto Alegre, Publicação do Instituto deFísica da UFRGS, 1988.

POZO, J. I. Más allá del cambio conceptual: El aprendizage de la ciencia como cambio representacional.Enseñanza de la ciencia, 17 (3), 513-520, (1999).

SASSAKI, R. K. Quantas pessoas têm deficiência?, in: CEDIPOD: Centro de Documentação e Informaçãodo Portador de Deficiência (1998), www.cedipod.com.br


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CO-1-115

Transmissão de Pressão em Líquidos ♦♦♦♦♦

João Batista Garcia Canallea [[email protected]]Glávio Leal Paúra a,b [[email protected]]

Adelino Carlos Ferreira de Souza a [[email protected]]

aInstituto de Física - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (IF-UERJ)bUniversidade ABEU (UNIABEU)

Resumo

No ensino de hidrostática afirma-se que a pressão exercida num ponto de um líquido é transmitidaigualmente para todos os pontos do fluido. Como conseqüência deste fato temos os elevadores hidráulicospara os quais existem muitas demonstrações práticas de baixo custo. Neste trabalho apresentamos umexperimento inédito para demonstrar a transmissão da pressão em todos os pontos de um líquido. Paraisso usamos duas garrafas tipo PET interligadas entre si através de uma mangueira e completamentecheias de água inclusive a mangueira. Dentro de cada uma das garrafas colocamos um flutuador (ludião)com densidade ligeiramente menor do que a densidade da água que está dentro das garrafas. Aplicando-seuma ligeira pressão com as mãos, numa das garrafas, observa-se que os dois flutuadores (ludiões) afundamsimultaneamente, demonstrando, assim, que a pressão exercida numa das garrafas foi transmitida tambémao líquido da outra garrafa. Este é um experimento de baixíssimo custo, simples de ser construído emanuseado que ilustra perfeitamente a transmissão de pressão entre diferentes pontos de um mesmolíquido.

1. INTRODUÇÃO

Sabemos do Princípio de Pascal que a pressão aplicada a um fluido contido em um recipiente étransmitida integralmente a todos os pontos do fluido e às paredes do recipiente que o contém.Algebricamente este princípio é dado por p = p

o + d.g.h, onde d é a densidade do líquido, g é a aceleração

gravitacional local, h é a altura da coluna de líquido acima do ponto P, o qual está sob a pressão p e po é a

pressão externa. Se o recipiente estiver aberto po é a pressão atmosférica. Se o recipiente estiver fechado

podemos acrescentar à pressão atmosférica uma pressão dada pela simples compressão do frasco, se estefor flexível, tal como são as garrafas tipo PET.

O Princípio de Pascal e outros são tradicionalmente estudados em hidrostática. Nosso objetivoaqui é apresentar um simples experimento para demonstrar aos estudantes que o aumento de pressão numlíquido é transmitido igualmente a todos os pontos daquele líquido.

2. A MONTAGEM

Utilizamos na montagem duas garrafas tipo pet de 2 litros, com suas respectivas tampinhas, umamangueira plástica, transparente, semi-rígida de aproximadamente 30 cm de comprimento e 0,8 cm dediâmetro, dois frascos de vidro (que servirão de flutuadores) de aproximadamente 6 cm de altura por 1,5cm de diâmetro cada um, dois fios de cobre desencapados de aproximadamente 35 cm de comprimento e2 mm de diâmetro e dois pedacinhos de isopor de volume igual ao do volume interno da tampinha dagarrafa pet).

♦♦♦♦♦ APOIO: CNPq, VITAE e FAPERJ


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2.1 A mangueira de conexão

Inicialmente fizemos um furo de 0,6 cm em cada tampinha das garrafas pet para encaixá-las emcada uma das extremidades da mangueira. O furo deve ser feito propositalmente com diâmetro ligeiramentemenor do que o diâmetro externo da mangueira. O objetivo disto é fazer com que a mangueira entre sobforte pressão nos furos das tampinhas e assim fiquem garroteadas, de modo que a água não escape pelajunção entre a tampinha e a mangueira. Para facilitar a passagem da mangueira de diâmetro 0,8 cm pelofuro de 0,6 cm da tampinha fizemos um corte em diagonal (cerca de 60º graus) nas pontas das mangueiras.Vide a Fig. 1. Com esta “ponta” na extremidade da mangueira fica muito mais fácil introduzí-la pelo furoda tampinha. Depois de introduzida a mangueira pela tampinha, a “ponta” feita não é mais necessária e acortamos em noventa graus novamente, como mostra a Fig. 2, porém deixando uma ponta de uns 3 cm damangueira transpassada pela tampinha. Ao redor desta ponta colocamos um cilindro de isopor com diâmetroigual ao do pescoço da garrafa. O motivo é para que o flutuador não fique no “pescoço” da garrafa,evitando assim o fluxo de água que vem da outra garrafa o que dificulta que os dois flutuadores desçam aomesmo tempo.

Fig. 1: Corte em diagonal da mangueira Fig. 2: Corte em 90o

2.2 O flutuador

Enrolamos uma das extremidades do fio de cobre no pescoço do frasco acima descrito e fizemosuma hélice cilíndrica com diâmetro aproximado ao do próprio frasco e com eixo coincidente ao do frasco.Antes de fazer a hélice, de fato testamos para ver se o comprimento do fio era adequado para fazer oflutuador, de fato flutuar, ou seja, colocamos o flutuador de cabeça para baixo, tal como mostra a Fig. 3num balde cheio de água e cortamos pedacinhos do fio até que o frasco flutuasse. Este ajuste é delicado,pois se o fio for muito comprido o frasco afunda e se for muito curto o frasco flutua, mas fica difícil fazê-lo afundar quando necessário. Assim sendo o ideal é colocar o fio de máximo comprimento mas de modoque o frasco ainda flutue, por isso é recomendável fazer estes testes num balde. A função da hélice de fiode cobre, além de fazer o peso do frasco aumentar é também o de deslocar o centro de massa do flutuadorpara baixo do centro geométrico do próprio frasco. Como ele conterá ar em seu interior, estando o centrode massa dele abaixo do seu centro geométrico, ele ficará flutuando na vertical.


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Fig. 3. O flutuador com a hélice cilíndrica na posição em que ele fica dentro da garrafa pet

2.3 A montagem final

Construídos e testados os flutuadores e já tendo pronta a mangueira com as duas tampinhas anexadasem suas extremidades, o passo final é encher as duas garrafas com água e colocar os flutuadores dentrodelas e rosquear uma das tampinhas numa das garrafas. A fixação da outra tampinha na outra garrafa já éum pouco mais delicado, pois devemos evitar a permanência de qualquer bolha de ar dentro da mangueira.Recomendamos, então, rosquear a segunda garrafa na segunda tampinha estando todo o conjuntocompletamente imerso num balde ou tanque cheio d’água. Atente para o fato de que na primeira garrafasimplesmente rosqueamos a tampinha na garrafa mas a segunda garrafa é que é rosqueada na tampinha, ouseja, é preciso girar a segunda garrafa para prendê-la na respectiva tampinha. Feito isto temos o sistemacompletamente cheio d’água e sem bolhas de ar. Uma representação esquemática da montagem é apresentadana Fig. 4.

Fig. 4 : Montagem final do experimento.

Concluída a montagem basta uma comprimirmos rapidamente uma das garrafas com as mãos paraverificarmos que ambos flutuadores afundam simultaneamente, ilustrando assim que a pressão adicionalexercida numa das garrafas foi igualmente transmitida para todos os pontos do líquido contido nas garrafas.


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3. CONCLUSÃO

O experimento didático aqui apresentado é de baixíssimo custo e simples de ser confeccionado,pois não precisa de ferramentas especializadas. A funcionalidade do mesmo é trivial pois basta uma ligeiracompressão, com a mão, numa das garrafas para que ambos flutuadores afundem simultaneamente, ilustrandoassim, o Princípio de Pascal. Como é bem sabido, quando um professor leva um experimento numa sala deaula, por mais simples que ele seja, a atenção dos alunos geralmente é atraída para o mesmo e para a teoriareferente ao mesmo.


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CO-1-116

Um novo ensino da gravitação universal

Mariana Thomé Marques de Souza* [[email protected]]Penha Maria Cardoso Dias* [[email protected]]

Wilma Machado Soares Santos* [[email protected]]

* Instituto de Física - UFRJ

Introdução

De acordo com a orientação dos Parâmetros Curriculares Nacionais, o ensino de um tópico daFísica deve contemplar a interdisciplinaridade, o cotidiano do aluno e deve desenvolver a capacidade doaluno para analisar um fenômeno físico.

Por outro lado, a Teoria da Aprendizagem Significativa formulada por David Ausubel parte dopressuposto de que um novo conhecimento a ser adquirido interage com a estrutura cognitiva, previamenteexistente na mente do aprendiz; nesse processo, os organizadores prévios fazem a “ponte” entre o velho eo novo conhecimento.

Neste trabalho, apresentamos uma proposta para ensinar o tema Gravitação Universal, que contempleas recomendações dos PCNs. Além disso, aceitamos a abordagem construtivista da Teoria da AprendizagemSignificativa como fundamentadora do processo de aprendizagem.

O centro do método, está uma proposto em Magalhães: A história da física mostra os problemas,o raciocínio e os experimentos que levaram à formulação de teorias e conceitos; ela revela os ingredientes,lógicos ou empíricos, que foram realmente importantes no processo de criação intelectual; ela clarificaconceitos, revelando-lhes o significado.

Logo, é um ótimo organizador prévio e facilitador para a aprendizagem significativa.

Posto isso, o método consiste no seguinte:

Um questionário é aplicado em sala de aula antes que um assunto específico seja lecionado. Asrespostas dadas pelos aprendizes indicam quais conceitos prévios eles têm e como estão sendo utilizados,misturados a crenças ou ficção. Um catálogo historiográfico mostra o que é preciso saber para fundamentarum conceito. Uma aula sobre o assunto a ser ensinado é, então, preparada, usando o catálogo comofacilitador do aprendizado. Depois do assunto ser lecionado, o mesmo questionário é aplicado.

No restante do trabalho, aplicamos o método ao ensino da Gravitação Universal.

Avaliação dos conhecimentos prévios

InfelizmenteAusubel não deixou regras fixas de como avaliar os conhecimentos prévios (Novak).Uma possibilidade é fazê-lo através de questionários.

O questionário por nós elaborado consiste em questões discursivas. Para saber o quê perguntar,inspiramo-nos em situações físicas do cotidiano ou da ficção científica ou do noticiário. Essas situaçõesenvolvem exemplos e exercícios discutidos nos livros mais utilizados no Ensino Médio, como o de AlvarengaeGaspar.


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Modelo do questionário


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O questionário foi aplicado no Colégio de Aplicação da Unigranrio, escola da rede particular deensino do estado do Rio de Janeiro. Os 84 alunos que foram submetidos ao questionário eram da segundasérie do Ensino Médio; todos haviam tido aulas sobre idênticos assuntos e se encontravam, pois, ao menossupostamente, no mesmo nível de preparo. Não faremos, pois, separação entre turmas, na análise dosresultados.

Abaixo, apresentamos algumas das perguntas feitas e as respostas dadas pelos alunos:

1ª pergunta: Você saberia explicar porque todas as coisas são atraídas para a superfície da Terra?

2ª pergunta: Se o Sol atrai a Terra, a Terra também atrai o Sol? Justifique sua resposta.


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3ª pergunta: Por que, se a Terra realiza um movimento de rotação, os corpos e as árvores não saemvoando, como um resultado deste tipo de movimento?

4ª pergunta: O que você acha que é responsável pela rotação da Lua em torno da Terra? E da Terraem torno do Sol?

5ª pergunta: Por que o astronauta flutua dentro de sua nave quando ela se encontra em órbita?


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6ª pergunta: Quem chega primeiro no chão: uma bolinha de plástico ou uma bolinha de chumbo,ambas do mesmo tamanho? Porquê?


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Catálogo historiográfico – Um organizador prévio potencial

O desenvolvimento histórico é baseado em Gamow e foi resumido em de Souza.

Aristóteles

Ele colocou a questão: Por que os corpos caem? Para respondê-la, ele formulou o conceito delugar natural: Os corpos pesados caem, pois é de sua natureza deslocar-se para seu lugar natural, quandodele removido. Ora, o lugar natural dos corpos pesados é o centro do universo, que coincide com o centroda Terra. Assim, todo corpo “pesado” quando largado, tende a cair.

Galileu Galilei

Ele resolve o problema de achar como os corpos caem formulando a Lei do MovimentoUniformemente Acelerado. A seqüência do raciocínio por ele empregada pode ser parafraseada: A definiçãode Movimento Uniformemente Acelerado já havia sido dada pelo Colégio de Merton, em Oxford, noséculo XIV: V

1/V

2 = t

1/t

2.Os Mertonianos haviam também formulado o Teorema da Velocidade Média,

1335:distância percorrida no movimento uniformemente acelerado = área do retângulo descrito nomovimento uniforme = (V

0/2)t, de acordo com a figura.

Teorema da Velocidade Média

Galileu usa esse teorema para provar que (S1/S

2) = (t

1/t

2)2.

Johannes Kepler

A mais completa descrição do movimento dos planetas, amplamente usada pela tradição Greco-Romana, foi o sistema de Ptolomeu, publicado no Almagesto. Nesse sistema, a Terra ocupa o centro dosistema solar e os planetas giram uniformemente em um círculo (epiciclo), cujo centro gira, uniformemente,em torno de um outro círculo, excêntrico à Terra (deferente).

Copérnico colocou o Sol no lugar ocupado pela Terra e, com uma simples mudança, conseguiu darexplicações “mais simples” para alguns fenômenos; mas não abandonou as órbitas circulares.

Um passo importante foi dado por Tycho Brahe: Ele tinha grande talento para construir aparelhos


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e, mais fundamentalmente, para usá-los; com seus aparelhos e sua habilidade, ele obteve medidas maisrigorosas para posições de Marte.

Kepler herdou de Copérnico a hipótese heliocêntrica e, de Tycho Brahe, dados mais acurados deposições de Marte em vários momentos. Em um trabalho matemático árduo, de ajustar observação e omodelo astronômico, fez três hipóteses:

Lei das órbitas: Marte move-se em uma órbita elíptica;

Lei das áreas: áreas iguais da elipse são varridas pelo raio vetor em tempos iguais;

Lei da força: do Sol emana uma “anima motrix”, que arrasta os planetas.

Isaac Newton

Formulou a Lei da Gravitação Universal. O raciocínio que leva a essa lei pode ser parafraseado,segundoCohen:

Inicialmente, Newton já havia formulado sua terceira lei. Como conseqüência, se o Sol atrai aTerra, então a Terra atrai o Sol. O mesmo vale para a atração do Sol e os outros planetas. Logo a relação“atrator-atraído” é recíproca e cada planeta é um centro atrator. Ora, se cada planeta é um centro atrator,então existe uma atração universal entre eles, seus satélites e o Sol. Nasceu a Lei da Gravitação Universal.

A expressão matemática talvez não tenha sido uma contribuição de Newton. Cohen especula quea origem do 1/r² é um uso da 3ª lei de Kepler com a “tendência centrífuga”: Huygens e Newton já haviamachado, independentemente, uma expressão matemática para a tendência centrífuga. Em notação moderna,F = mv²/r. Aplicando essa expressão no movimento circular uniforme, v=2pr/t, logo, F=m4p²r²/tr. Aplicandoa essa expressão a 3ª lei de Kepler, a lei dos períodos, temos que F=(4p²m/r²) (r³/t²), que leva a relação F= constante/r².

Conclusão

Este trabalho faz parte de uma linha de pesquisa que está sendo desenvolvida pelo Grupo deInstrumentação para o Ensino de Física, no Instituto de Física da UFRJ, cujo objetivo é produzir materialdidático para o Ensino Médio.

As recomendações do PCN e o uso de organizadores prévios (de acordo com a abordagem daaprendizagem significativa)orientaram esse projeto de ensino, a fim de se obter maior eficiência no processoensino-aprendizagem. As respostas ao questionário, após aplicação do método, mostram que houve melhorcompreensão do assunto, pelos alunos.

A história da física foi, pois, uma grande motivação para o aprendizado dos conceitos físicos e semostrou organizador prévio potencial para o ensino do tema. Ela teve um papel fundamental nesse processo,mostrando as idéias que levaram às leis da Gravitação Universal. Ela revela questões e problemas quelevaram à construção de conceitos e analisa pensamentos que nortearam a construção da ciência; alémdisso, o aprendiz entende que os conhecimentos que eles têm de aprender em algumas horas levaram anose anos para serem construídos.


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Referências

ALVARENGA, B.; MÁXIMO, A . Curso de Física, Editora Scipione, 3 vols., 2000.

AUSUBEL, D., NOVAK, J.D., HANESIAN, H . Educational Psychology, a Cognitive View, Holt,Reinhart and Wiston, 1978.

COHEN, I. Bernard. Newton’s Discovery of Gravity, Cientific American, vol. 244, 1981, p166-179.

GAMOW, G. The Great Physicists from Galileo to Einstein, Dover, 1988.

GASPAR, A. Física, Editora Ática, 3 vols., 2000.

MAGALHÃES, M.de.F.; SANTOS, W.M.S.; DIAS, P. M. C. Uma Proposta Para Ensinar os Conceitosde Campo Elétrico e Magnético: uma Aplicação da História da Física, Revista Brasileira deEnsino de Física, 2002, p489-496.

Parâmetros Curriculares para o Ensino Médio, Física, MEC, 1999.

SOUZA, M. T. M. de. A História da Física como “Organizador Prévio” no Ensino da Gravitação,“Resumos da XXIV Jornada de Iniciação Científica da UFRJ”. Novembro 2002, p140


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CO-1-117

Um projeto que virou realidade: implantação de um laboratório de física paraalunos do ensino médio

Suzana Bernardes Tridapalli [[email protected]]

Colégio Uirapuru

Introdução

O ensino de Física nas escolas de ensino médio até há pouco tempo baseava-se, freqüentemente,em aulas expositivas em que o professor, utilizando poucos ou nenhum recurso além do tradicional “lousa-giz-saliva”, procurava passar para os alunos os conceitos dessa ciência que é vista pelos alunos como algomuito além de sua capacidade de compreensão e, mais ainda, longe de seu cotidiano.

A premência de se adotar métodos ativos em que o aluno interage, de modo a poder observar,investigar, experimentar e vivenciar, tem tornado o uso do laboratório de Física no ensino médio cada vezmais necessário.

Os Parâmetros Curriculares Nacionais vêm reforçar a idéia de que “... habilidades e competênciasconcretizam-se em ações, objetos, assuntos, experiências que envolvem um determinado olhar sobre arealidade, ao qual denominamos Física...”.

O Projeto

O Colégio Uirapuru localiza-se no município de Sorocaba, interior de São Paulo. É uma instituiçãoparticular de ensino, que hoje abrange desde o berçário até o ensino superior.

O ensino médio tem por volta de 180 alunos divididos em duas turmas de primeiro ano, duas desegundo e uma de terceiro ano, com aulas no período da manhã.

O terceiro ano tem um número maior de aulas semanais objetivando, principalmente, os grandesvestibulares. Por esse motivo, as aulas de laboratório de Física se destinam apenas ao primeiro e segundoano.

Em 1997, aulas de laboratório foram inseridas no horário das aulas teóricas de Física, com oobjetivo de complementa-las. Foram adquiridos kits contendo materiais simples que poderiam ser utilizadosem experimentos das diversas áreas da Física.

Já no segundo ano, o projeto de laboratório foi implantado na sua forma definitiva: aulas com aduração de uma hora e meia, administradas no período da tarde, com no máximo 20 alunos por turma.Para isso, cada classe é dividida em duas turmas, e aulas de laboratório de Química são oferecidasconcomitantemente para a outra metade da classe.

Com isso o aluno freqüenta quinzenalmente os laboratórios de Física e Química alternadamente.

O espaço físico utilizado era uma sala usada também para aulas de artes, com grandes mesas baixase banquinhos. Dois anos após a implantação do projeto, a sala foi reformada e passou a ser utilizadaexclusivamente como laboratório: recebeu cinco bancadas quadradas altas dotadas de pontos de tomadaspara a utilização em experimentos de que necessitam o uso de luzes, aquecedores ou fontes elétricas. Duaspias com torneiras, armários diversos e uma lousa branca também equiparam o laboratório, assim comocortinas pretas para proporcionar um ambiente escuro para aulas de Óptica.


1233

Os experimentos foram organizados em quatro blocos distintos relacionados à Mecânica, Óptica,Eletricidade e Termologia. Também são trabalhados, ocasionalmente, conteúdos relacionados àAstronomia e Geografia. Todo ano alguns experimentos são modificados e outros são acrescentados aocurso.

Relatórios pré-elaborados são distribuídos a grupos de três a cinco alunos que devem preenchê-loscom os dados coletados e, a partir destes, elaborar tabelas, gráficos, responder a questões, pesquisarnovos dados e fazer conclusões, que ao final da aula são discutidas com toda a sala.

A avaliação se dá a partir da presença do aluno e da correção dos relatórios. “Laboratório deFísica”, assim como “Laboratório de Química”, passou a fazer parte da grade curricular, com suas notasparticipando da avaliação da disciplina Física com o mesmo peso das duas frentes teóricas.

Ao final do segundo ano o curso é encerrado com um experimento livre, em que cada grupoapresenta um relatório elaborado a partir de pesquisas em livros e sites especializados. Além do relatório,o grupo deve executar o experimento, utilizando-se de equipamentos do próprio laboratório ou materiaisrecicláveis. O tema abordado é livre, desde que envolvendo conceitos físicos.

Resultados e conclusões.

Ao longo dos anos de prática do projeto foi possível verificar um maior interesse por assuntosabordados no laboratório pela maioria dos alunos, pois passaram a participar ativamente doaprendizado, manipulando materiais que muitas vezes não eram conhecidos, como paquímetros emultímetros.

Algumas vezes constatou-se a surpresa com resultados não esperados, como no experimento deassociação de resistores em paralelo, quando alguns alunos acham que há algo errado com a medida daresistência do resistor equivalente, afinal, eles esperam que a mesma não seja menor que a resistência decada resistor individual.

Experimentos de Óptica, realizados com a sala totalmente às escuras, foram objeto de grandeinteresse por mostrarem fenômenos não observáveis no cotidiano, como o desvio de um feixe de luz aoatravessar uma lente ou ao atingir um espelho, bem como a projeção de uma imagem real formada por umespelho côncavo.

As notas da disciplina de Física sofreram um aumento significativo, pois os relatórios do laboratório,quando bem elaborados pelo grupo, mereciam boas notas. Em provas o desempenho também foi melhor,devido à vivência que o aluno teve nos experimentos. Os alunos, ao chegarem ao terceiro ano, muitasvezes, questionam o não oferecimento de aulas de laboratório nesse ano, alegando que o aprendizadoseria facilitado com o mesmo.

O fato das aulas serem oferecidas no período da tarde, com turmas pequenas e em sala nãoconvencional proporciona momentos de descontração em que a relação professor x alunos e alunos xalunos tornou-se bastante agradável, facilitando o aprendizado. Pela própria estrutura da aula,problemas disciplinares são raros e o número de faltas pequeno se comparado com as do período damanhã.

O trabalho de conclusão de curso (o experimento livre) é motivo de mobilização dos alunos, quedurante um ou dois meses precisam se envolver em pesquisas e manipulação de materiais para um bomresultado final. Os experimentos escolhidos por eles versam sobre diversos assuntos. A criatividadeproporciona a apresentação de diferentes trabalhos a cada ano, alguns bastante interessantes, como aconfecção de um pequeno barco a vapor ou de um instrumento musical com garrafas preenchidasparcialmente com água (xilofone).


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Algumas imagens da aula de fechamento do curso podem ser observadas abaixo:

Figura 1: Experimento sobre velocidade média

Figura 2: Experimento sobre condução de calor

Figura 3: Eletroscópio


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Figura 4: Xilofone

Referência:

Brasil. Secretaria de Educação Média e Tecnológica. Parâmetros Curriculares Nacionais (ensino médio)– parte III – Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias.


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CO-1-118

Uma Abordagem sobre Fusão Termonuclear para Ensino Médio

(1)Sandro Fonseca de Souza [[email protected]](1)Cláudio Elias da Silva [[email protected]]

(1) Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ

1. Objetivo:

O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma forma de abordar para o ensino médio a fusãotermonuclear e suas aplicações tecnológicas.

2. Introdução:

A fusão termonuclear e a física de plasma num primeiro momento estão distantes da realidade dosdiscentes do ensino médio. A motivação deste trabalho surgiu nos últimos anos já que nosso país sofreproblemas de racionamento de energia.

2.1 Física de Plasma:

O Sol é uma fonte de energia que somente pode ser explicada pela Física de Plasma e a FusãoTermonuclear. Inicialmente devemos definir o que é Física de Plasma. Podemos definir Plasma comosendo o 4° estado da matéria, onde os demais estados da matéria mais comumente conhecidos são:

• Estado Sólido conhecido como o 1° estado

• Estado Liquido conhecido como o 2° estado

• Estado Gasoso conhecido como o 3° estado

Esta ordem dos estados da matéria não está de acordo com a formação do Universo. O Universoem seu estado inicial, durante o Big Bang, acredita-se que estivesse no estado de plasma e conforme foiexpandindo e esfriando formando assim as galáxias, nebulosas, estrela e planetas, e etc. Logo podemosdizer que o Estado de Plasma é o 1° estado da matéria. Vejamos o esquema abaixo:

No estado de plasma a temperatura é maior que no estado gasoso e a temperatura no estadogasoso é maior que no estado liquido e a temperatura do estado liquido é maior que no estadosólido.

Podemos explicar o estado de plasma através da seguinte analogia. Imagine uma discoteca comum número N de pessoas ouvindo música clássica o grau de agitação destas pessoas é menor do quequando estas pessoas estiverem ouvindo MPB. Podemos concluir que o estado de plasma tem um grau deagitação bem maior que o estado gasoso.


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Quando um gás é aquecido até o ponto em que as moléculas que o compõe se desassociam formandoassim íons estamos falando de um plasma. Este alto grau de agitação propicia que a força coulombianaentre estes íons possam ser vencidas possibilitando a fusão termonuclear. Uma outra propriedade doplasma é que neste estado a matéria é um quasicondutor elétrico.

2.2 Fusão Termonuclear:

A física atômica é a ciência dos elétrons no átomo e a física nuclear é a ciência dos prótons eneutrons. Em 1905,Albert Einstein formulou a Teoria da Relatividade, ele concluiu que massa e energiasão equivalentes. A teoria de Einsten expressa o princípio básico que a massa pode ser convertida emenergia e energia pode ser convertida em massa. O fator de conversão entre massa e energia é imenso,tanto que uma pequena quantidade de massa produz uma grande quantidade de energia. Por exemplo sepudéssemos converter uma colher de açúcar, cerca de 1 g, em energia teríamos produzido o equivalente a10 milhões de litros de gasolina.

3. Energia de Fusão Nuclear:

Todos os átomos são constituídos de três partículas básicas: prótons, elétrons e neutrons. O átomode hidrogênio (H) é uma exceção pois é composto de somente um próton e um elétron. Existem mais doistipos de átomos da família do hidrogênio: deutério (D) que possui um próton e um neutron no seu núcleoe o trítio (T) que possui um próton e dois neutrons em seu núcleo. As propriedades químicas são determinadaspelo número de elétrons, entretanto estes átomos não realizam interações nucleares semelhantes.

Podemos extrair 453 gramas de deutério em 13.590 kg de água. Com isso podemos concluir queem nossos oceanos há uma imensa quantidade de deutério. Calcula-se que em um copo de água do marcontém deutério suficiente para obter a energia equivalente a ½ milhão de litros de gasolina.

O princípio básico do processo de fusão é oposto ao de fissão. Os ingredientes chaves para fusãode dois núcleos são os elementos da família do hidrogênio já que a força coulombiana é menor que emoutros elementos. Os processos de fusão nuclear são responsáveis pela colossal energia gerada em nossoSol e outras estrelas do nosso Universo

As principais vantagens do uso da fusão nuclear como fonte de energia:

• Imensa geração de energia com pouca quantidade de combustível .

• Combustível abundante na natureza

• Fonte de energia renovável

• Não produz resíduos tóxicos (lixo radioativo)

3. Procedimentos e métodos:

Observamos que existe uma carência na literatura nacional de artigos sobre o assunto, por issolançamos mão de bibliografia em língua estrangeira. Definimos em desenvolver esta abordagem na formade pôster, pois entendemos que uma forma de apresentação de baixo custo. Sendo assim qualquer docentepode ter acesso ao material. Como parte integrante deste pôster temos também um modelo para auxiliarao docente a desenvolver um questionário de avaliação sobre o conteúdo do mesmo.

Para confeccionarmos este material utilizamos os editores gráficos Corel Draw 9.0 e Photoshop 5.0.


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4. Conclusões e observações:

Concluímos que conseguimos desenvolver uma forma de apresentação para fusão termonuclear eda física de plasma que possa ser utilizada no ensino médio. Nossa maior preocupação foi:

• Despertar nos discentes a importância do desenvolvimento de novas fontes alternativas deenergia;

• Utilizar conhecimentos pré existentes dos discentes;

• Aproximar a comunidade acadêmica dos docentes e discentes;

• Trazer para sala de aula a importância da pesquisa básica;

• Desenvolver material didático acessível para qualquer indivíduo;

• Despertar nos discentes a vocação científica;

5. Referencias Bibliográficas:

Eliezer,Yaffa,The fourth state of matter: an introduction to the physics plasma-216p,AdamHilger,1989

Ostermann, Fernanda, Atualização do currículo de física na escola de nível médio: um estudodesta problemática na perspectiva de uma experiência em sala de aula e da formação inicial deprofessores (comunicação oral)-VII Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, Florianópolis,2000

Jardom, Alberto, Ensenanza de la física más allas del 2000.Una reestructuracíon necesara,VIIInternational Conference on Physics Education, Porto Alegre, 2000

Martins, Isabel, Onda ou Partícula: argumentação e retórica na aprendizagem da natureza da luz -VIIEncontro de Pesquisa em Ensino de Física, Florianópolis, 2000

Hawking,Stephen, O universo numa casca de noz, São Paulo, Mandarim, 2001

Nussenzveig, H.Moisés, Curso de Física Básica V.4, São Paulo, Edgard Blücher,1981


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CO-1-119

Uma alternativa para o ensino de calor e temperatura

Paisan, Neide C. M.a [[email protected]]Battaglini, Neusa M.P.b [[email protected]]

a Senai-João Martins Coube e EEPSG Stela Machado b Universidade Estadual Paulista - UNESP

Introdução

As pesquisas como as de Axt e Bruchmann (1989), têm apontado como uma das dificuldades naconceituação de calor a existência de esquemas pré-conceituais elaborados pelos alunos, para explicar deum modo racional suas experiências cotidianas.

Ävila e Houcade (1993), defendem a idéia de que crianças e jovens possuem um considerávelconhecimento científico – concepções espontâneas - baseado na observação cotidiana de fenômenos,antes mesmo que a ciência ensinada na escola comece a ganhar espaço. Essas concepções, tambémconhecidas como esquemas alternativos, não estão totalmente desvinculados da realidade, mas são ingênuase precisam ser modificadas a fim de que possam estar de acordo com os padrões científicos.

Algumas pesquisas como as de Garcia e Rodrigues (1985), e Moreno et al. (1987), apontam que,muitas vezes o próprio livro didático contribui para a manutenção dessas concepções espontâneas pelalinguagem inadequada que contêm. Segundo Axt & Bruchumann (1989), os autores de alguns livrosdidáticos partem do pressuposto de que os conceitos de calor e temperatura são, anteriormente, conhecidos,apresentando-os de uma maneira bastante próxima daquela manifestada pelos alunos, contribuindo assimpara reforçar os conceitos espontâneos já existentes sobre o tema.

As dificuldades mais observadas pela maioria dos pesquisadores em ensino de esquemas alternativossobre calor segundo Cervantes (1987) são: os alunos, basicamente, confundem calor com temperatura;atribuem ao calor significado de matéria (teoria do calórico) e, sobretudo, não conseguem associá-lo auma forma de energia. Segundo Ävila e Houcade (1985), a teoria do calórico (calor como substância),mais próxima do senso comum, ainda não foi abandonada, apesar das experiências de Rumford noséculo XVIII.

Estudos têm mostrado que a discussão de relatos históricos em sala de aula tem sido pontode partida para a apresentação de uma série de idéias importantes para a compreensão do processode produção de conhecimentos na Ciência, por exemplo, que o desenvolvimento científico se dápor caminhos que envolvem disputas, controvérsias, rupturas, transformações e mudanças deparadigmas.

Carvalho e Castro (1992), sugerem algumas situações nas quais o uso da historiada Física pareceser adequado e propõem atividades, com um enfoque histórico, pra que se possa analisar a relevância dosefeitos dessas atividades na aprendizagem.

O uso de atividades experimentais enfocadas em relatos históricos e associadas aos conhecimentosdos alunos adquiridos em suas observações sobre o mundo natural foi o caminho escolhido para estimulara mudança conceitual sobre calor e temperatura.


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Desenvolvimento

Iniciou-se descobrindo as noções de temperatura e calor que os alunos têm, e então, passou-separa um processo de esclarecimento dos conceitos junto com a construção e aplicação de novos conceitos.

O desenvolvimento foi baseado nas seguintes premissas:

- os alunos já trazem seus próprios conceitos sobre calor e temperatura,

- o sentido das experiências em sala de aula é compreendido quando é considerado o conhecimentoprévio e o aprendizado é motivado quando é oferecido situações compatíveis com as própriasexperiências,

- mudanças nas concepções ocorrem por meio de tarefas e intervenções cuidadosamenteescolhidas.

Descobrindo o conhecimento anterior dos alunos

Para descobrir as noções a respeito de calor e temperatura foi entregue aos alunos algumas questõespertinentes ao assunto. As conversas e discussões entre os alunos foram anotadas e analisadas. Foramconsideradas situações como: O que sabemos sobre calor, temperatura? Como conseguimos medir atemperatura? O que sabemos sobre termômetros?

Textos usados durante as discussões

Foram escolhidos textos que relatam a evolução histórica da termometria e as teorias sobre calor,entre eles, usou o texto de autoria de Bassalo ( 1992) Calorimetria: “A crônica do calor” que relata oestudo das primeiras experiência de misturas com substâncias a diferentes temperatura que levaram, entreoutras,`as concepções de calor específico e calor latente.Também foi trabalhado um texto elaborado apartir das obras de vários pesquisadores.

Atividades experimentais

Uma seqüência de atividades planejadas foi executada por grupos de cinco alunos. As atividadesforam estabelecidas com o objetivo de capacitar os alunos a fazer uma ponte entre seus conhecimentospré-estabelecidos para uma visão científica.

Atividade 1. Identificação das substâncias e propriedades termométricas

Nesta atividade concentra-se na importância de um método quantitativo para caracterizar o estadotérmico de um objeto (quente, morno, frio etc.). Algumas situações são sugeridas: coloque um objeto nãocombustível sobre a chama de uma vela; golpeie um objeto de metal que está sobre uma base sólida e rígida;derrame ácido sulfúrico sobre a água; atrite fortemente com uma lixa de papel um objeto metálico até que elefique brilhante. Intervenções do professor foram feitas para provocar as discussões. Apoiados na leitura dotexto os alunos construíram um termoscópio e identificaram as substâncias e as propriedades termométricas.

Construção do termoscópio e do termômetro

Encha totalmente um vidro de remédio, uma proveta ou um erlenmeyer com água colorida. Feche-os usando uma rolha com um orifício onde é introduzido um tubo de vidro de 40 cm de comprimento. Orecipiente não deve conter ar.


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Coloque o vidro assim preparado sobre uma fonte de calor e segure-o, por um instante, com asmãos e observe se há modificação na altura da coluna de água de dentro do tubo.

Troque a água colorida por álcool colorido

Coloque o vidro com o tubo contendo álcool em um recipiente (ou béquer) contendo uma misturade gelo picado com água líquida. Agite continuamente a mistura e marque a posição em que a altura dacoluna de álcool estacionou.

Coloque o vidro com o tubo contendo álcool em um recipiente (ou béquer) contendo água fervendoe marque a posição que a altura da coluna de álcool do tubo estacionou.

Com a intervenção do professor os alunos tiveram contato com os termômetros de álcool e demercúrio; e as condições para seu uso: contato térmico e equilíbrio térmico. Foi dada a oportunidade aoaluno para que ele efetuasse medidas de temperatura propiciando noções do conceito de temperatura.

Atividade 2. Distinção entre calor e temperatura.

Nesta atividade realizou-se uma série de experimentos e constou da anotação pelos alunos dotempo necessário para aquecer quantidades diferentes de água.

Experimento 1

Em um béquer colocou-se água à temperatura ambiente. Em outro béquer idêntico colocou-se odobro da massa de água colocada no primeiro.Elevou-se até 400C a temperatura da água nos béqueresusando fontes de calor idênticas e determinou-se o tempo gasto para a elevação das temperaturas dasmassas de água.

Experimento 2

Os béqueres com água do experimento anterior foram colocados sobre a mesma fonte de calor porum intervalo de tempo e a temperatura da água de cada béquer foi medida com o termômetro.

Por intervenção do professor foram colocadas as questões:

a) considerando o experimento 1, em que caso a água gastará mais tempo para alcançar atemperatura de 400C?

b) no experimento 2, as massas de água atingirão a mesma temperatura?

c) podemos concluir que calor e temperatura são sinônimos?

O professor sugere outras situações em que poderia utilizar outras substâncias como areia e pedeaos alunos analisarem o que ocorre.

Resultados e discussões

O conceito que os alunos possuem sobre Temperatura e Calor: algumas características comuns

1. temperatura está relacionada :

- com a intensidade de calor: atribuem valores positivos e negativos

- com a variação de calor: “temperatura depende da variação do calor do Sol”

- medidas do termômetro, sendo “alta” ou “baixa”: muitos relacionam a temperatura quando o“termômetro sobe demais” ou como sendo “a medida do dia e da noite”


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- sensação de frio e quente: para muitos é “ a definição de frio e calor” ou “é o estado quando estáquente e frio”

- fases do clima: usam o termo temperatura para definir as diferentes fases do clima.

2. Calor está associado:

- ao movimento: muitos alunos reconhecem que os corpos dilatam devido ao movimento dasmoléculas

- à temperatura: usam as palavras temperatura e calor como sinônimas , definindo calor como “étemperatura elevada”

- à energia natural do sol e a energia definida por eles como artificial que seria a energia produzidapelas máquinas

- como uma substância: são feitas referências a “uma massa de ar quente” ou “uma coisa quente”;“tudo que é quente”

A palavra energia foi mencionada uma única vez quando houve associação à energia do Sol ou àenergia produzida pelas máquinas. De um modo informal, calor é visto como uma “substância” ou comouma substância quase material.

A maioria dos alunos não tem conhecimento de temperatura em seus dois aspectos: macroscópicoe microscópico e os de energia, suas formas e modos de transferência.

Conclusões

O uso de textos apresentando evolução dos conceitos associados a experimentos familiares aosalunos mostrou útil e motivador. As mudanças conceituais ocorreram à medida que as discussões sedesenvolveram. Os elementos conceituais em conflito entre as concepções espontâneas e científicas docalor foram enfatizados e esclarecidos.

Referências

AXT, R., BRÜCHMANN, M. E. - O conceito de calor nos livros de ciências – Caderno Catarinense noEnsino de Física, Florianópolis, v.6, n.2, 128-42, 1989.

BASSALO, JOSÉ MARIA, F. – A Crônica do Calor: termometria – Revista Brasileira de Ensino deFísica, v.13, 135-61, 1991.

CARVALHO A . , CASTRO, R. S. – La história de la Ciência com heramienta para la enseñanz de Físicaem secundária: em ejemplo em calor y temperatura – Enseñanza de las Ciências, 289-294, 1992.

CERVANTES, A .- Los conceptos de calor y temperatura: una revisión bibliográfica – Enseñanza de lasCiencias, v.5, n.1, 60-70, 1987.

ÁVILA, C. R. DE, HOUCADE, J. L. G. - Preconcepciones sobre el calor en 2º de B.U.P.- Enseñanza delas Ciencias, 188-193, 1993.

GARCIA HOUCARDE, J. L. , RODRIGUES DE ÁVILA, C. - Precusepsones sobre el calor en segundode B.P.U. –Enseñanza de las Ciencias, 188-193, 1985.

MORENO et al. – Intercambios, comentarios y criticas – Enseñanza de las Ciencias, 188-193, 1985.


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CO-1-120

Uma análise de conteúdo das práticas de eletricidade e magnetismo nos livrosdidáticos de física adotados para o ensino médio

Moacir Pereira de Souza Filho [[email protected]]Carlos Roberto Grandini [[email protected]]

Programa de Pós Graduação em Educação para Ciências, Faculdade de Ciências, UNESP, Bauru, SP eDepartamento de Física, Faculdade de Ciências, UNESP, Bauru, SP

Introdução

A revolução científica, foi um período que se caracterizou pela substituição da simples observação,por um método experimental mais elaborado (Henry, 1998, p.36). O homem tornou as condiçõesexperimentais tão perfeitas e “matemáticas” quanto possível (Mason, 1962, p.124) e através do métodomatemático-experimental, pôde mensurar suas observações, simulando o mundo real. A experimentaçãopassou a ser vista como fonte de conhecimento (Chalmers, 2000, p.23) e a Física passou a apresentar umaabordagem quantitativa e descritiva dos fenômenos naturais (Rival, 1997, p.17).

Embora as primeiras idéias sobre a eletricidade e o magnetismo tenham surgido na Grécia antigacom Tales (Berkson, 1974 apud Nardi, 1990), elas tiveram um grande desenvolvimento através do métodoexperimental. Para exemplificar, no séc XVI, Norman através de experimentos concluiu que o magnetismoera uma força de orientação e que poderia ser utilizada na navegação. Posteriormente, em suas experiências,Gilbert concluiu ser a terra um magneto gigantesco. Ele mostrou que a força magnética era proporcionala massa do magneto, portanto quanto maior a massa, maior seria a força de atração. Esta propriedadeforneceu subsídios para a moderna concepção da teoria gravitacional de Newton (Mason, 1962, p.154).

“A obra de Gilbert e a de Newton ilustram o início de uma união entre o saber dos artesãos e osconhecimentos científicos, assim como entre o saber empírico e a interpretação teórica da natureza” (Masson,1962, p.110)

Coulomb em 1784 realizou o experimento com o seu equipamento denominado “balança de torção”e concluiu que a força de atração ou repulsão entre duas esferas carregadas é inversamente proporcionalao quadrado da distância entre os centros das esferas (Rival, 1997, p.45).

Oersted foi o primeiro cientista a verificar que quando um fio é percorrido por uma correnteelétrica, gera ao seu redor uma espécie de “conflito elétrico” capaz de defletir o ponteiro de uma bússolacolocada em sua proximidade (Rival, 1997, p.56; Schurmann apud Nardi, 1990, pp. 62-64).

Baseado nesta descoberta, Ampère em 1820, na tentativa de testá-la experimentalmente, envolveuuma barra de ferro com algumas voltas de fio condutor em forma de espiral, fez passar por ele umacorrente elétrica e verificou que a barra de ferro se comportava como um imã exercendo força de atraçãoou repulsão dependendo do sentido de circulação desta corrente (ibidem, p.57; ibid, p.67).

Michael Faraday, apesar do seu modesto nível de escolaridade, foi um homem brilhante e um gênioà frente de seu tempo, descobridor do fenômeno da indução eletromagnética. Ao saber das descobertas deOersted e Ampère, desenvolveu um aparato experimental para demonstrar a conversão da energia elétricaem mecânica (motor elétrico) e posteriormente demonstrou o inverso (gerador elétrico), além de demonstrarque a variação de fluxo magnético em um enrolamento primário induzia uma corrente elétrica defletindoo ponteiro de um galvanômetro ligado ao enrolamento secundário (transformador elétrico) (Rival, 1997,p. 59-61).


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Este pequeno relato histórico, explicita a relevância do método experimental para o desenvolvimentoda ciência. Estes conceitos físicos são o princípio de funcionamento de uma infinidade de aplicações nocotidiano do aluno e experimentos semelhantes aos descritos anteriormente, encontram-se presentes noslivros didáticos adotados para o Ensino Médio.

No entanto, a atividade experimental para fins didáticos, surgiu apenas em 1886, sendo aUniversidade de Harvard uma das pioneiras, ao publicar uma lista de 40 experimentos que deveriam serincluídos nas aulas de Física (Bross, 1990, p.15; Blosser, 1988, p.74-8 apud Pena, 2000, p.27). No entanto,o custo dos equipamentos impossibilitava que o aluno tivesse acesso a eles.

“Antigamente as experiências eram apresentadas numa demonstração com pouca ou nenhumaparticipação dos estudantes, com grande distanciamento como se assistissem a um filme sobreexperimentos” (Bross, 1990, p.15).

Piaget critica o Laboratório de Cátedra (demonstrações), pois para ele o método ativo do processoensino-aprendizagem se dá pela interação entre sujeito (aluno) e objeto (experimento). A experiênciafísica onde o conhecimento é abstraido dos objetos consiste em agir sobre estes para transformá-los, paradissociar e fazer variar os fatores, etc, e não para deles extrair, simplesmente, uma cópia figurativa. (Piaget,1998, p.78)

“Assim é que se acretitava ter dado uma formação experimental suficiente pelo simples fato de seter iniciado o aluno nos resultados das experiências passadas ou propriciando-lhe o espetáculo deexperiências de demonstrações feitas pelo professor, como se se pudesse aprender a nadarsimplesmente olhando os banhistas, sentado comodamente nos bancos do cais” (Piaget, 1998,p.58).

“Não são com efeito as experiências que o professor venha a fazer perante eles, ou as que fizeremeles mesmos com suas próprias mãos, seguindo porém um esquema preestabelecido e que lhes ésimplesmente ditado, que lhes haverão de ensinar as regras gerais de toda experiência científica...”(Piaget, 1977, p.20).

“...uma experiência que não seja realizada pela própria pessoa, com plena liberdade de iniciativa,deixa de ser, por definição, uma experiência, transformando em simples adestramento...” (Ibidem).

E complementa: “compreender é inventar, ou reinventar através da reinvenção” (ibid).

Baseada na teoria Piagetiana, Mizukami (1986, p.76) acredita que o ensino deve ser baseado noensaio e erro, na pesquisa/investigação e na solução de problemas por parte do aluno e não em aprendizagemde fórmulas, nomenclaturas, definições, etc.

Segundo Astolfi & Develay (2001) “experiência para ver diferem das experiências para provar”.(grifo nosso).

Nos meados do século XX, foi criado o IBECC (Instituto Brasileiro de Educação Ciência e Cultura),que teve um papel de destaque no ensino de ciências (Borges, 1982, p.6), cujo objetivo era a melhoria doEnsino de Ciências e a introdução do método experimental nas escolas de 1° e 2° graus (Fracalanza, 1992,p.120). Surgiram os projetos educacionais onde o Brasil não só pôde importar equipamentos para finsdidáticos, bem como adaptá-los a nossa realidade.

“...os primeiros equipamentos eram verdadeiras obras de arte; como jóias feitas pelo maiscuidadoso ourives. Ao longo de quase um século da jóia rara passamos à bijouteiria, muitoparecida com a original, bem mais acessível em termos de custos” (Bross, 1990. p.133).

Segundo Borges (1982, p.6), “o Ensino de Ciências passou a ter um caráter mais experimental e,como reflexo, os livros passaram a enfatizar mais essa característica”.


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Com a lei 5692/71, aconteceram profundas reestruturações no sistema educacional, fazendo comque o método experimental fosse definitivamente considerado como fundamental na metodologia de Ensinode Ciências. A lei preconiza que a compreensão ativa dos conceitos é adquirida através de atividadespráticas. A participação ativa do aluno no processo de aprendizagem passa a ser valorizada, enfatizandotanto os aspectos lógicos quanto os psicológicos. (Pena, 2000, p.41-5).

Mas esse período de propostas inovadoras tinha seus dias contados; a crise política, econômica esocial de 1973 afetam o sistema educacional. A elaboração de novos currículos exclui a participação deeducadores e eles passam a ser responsabilizados pelo fracasso na implementação das reformas educacionais(Pena, 2000, p.46). Apesar destas modificações os autores continuam a considerar a atividade práticafundamental no conhecimento e compreensão dos princípios científicos (Borges, 1982, p.7).

Materiais e Métodos

Foi selecionada uma amostra de 6 exemplares de livros didáticos de Física adotados para o EnsinoMédio que abordavam os conteúdos de Eletricidade e Magnetismo. Foi verificado inicialmente quaislivros contemplavam a atividade experimental. Segundo Borges (1982, p.8), “o 2° grau tem privilegiado oconteúdo teórico com justificativa de preparação para o vestibular. ...é raro o livro de 2° grau de Física,......que proponha atividades práticas para serem desenvolvidas pelos alunos”.

O nome dos autores e das obras foi omitido, por uma questão de ética, além do que, como afirmaBorges (1982, p.7), “a análise de livros didáticos não é apenas uma forma de levantar pontos positivos enegativos que auxiliam quem deve selecioná-lo”, mas “uma maneira de evidenciar uma tendência doensino que está chegando aos alunos”.

Foi efetuada uma análise estrutural (conteúdo dos experimentos do livro), operacional (oenvolvimento do aluno com a atividade científica) e conceitual (a concepção de ciência do autor einformações que ele sugere ao aluno) (Borges, 1982).

Resultados e Análises

Dentre os livros selecionados, apenas um exemplar não contempla a experimentação. Portanto,isto equivale dizer que 83,3% da amostra inicial foi realmente significativo para análise.

Para que se pudesse conhecer a estrutura dos livros didáticos em relação aos conteúdos abordadosnas atividades práticas, eles foram divididos em cinco grupos: Eletrostática, Eletrodinâmica, Magnetismo,Eletromagnetismo e outras (que não se referem especificamente, aos conteúdos de Eletricidade e Magnetismo).É oportuno salientar, que a numeração das propostas efetuadas pelo autor não foram seguidas a rigor, poispropostas que exigiam a montagem de outros equipamentos e que tinham finalidades didáticas diferentes dasanteriores, foram consideradas como novas propostas. Desta forma, foi possível quantificar os experimentosque cada livro contém. A tabela a seguir apresenta os resultados encontrados nas 5 coleções analisadas.

Tabela 1- Livro Didático x Conteúdo

Eletrostática Eletrodinâmica Magnetismo Eletromagnetismo Outros Total

LD 1 3 3 1 5 1 13

LD 2 6 3 1 2 2 14

LD 3 11 7 7 12 1 38

LD 4 2 6 4 1 - 13

LD 5 3 4 1 4 - 12


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O Livro Didático 3, se destaca pelo maior número propostas experimentais, sendo divididas emexercícios experimentais, atividades práticas e feira de ciências. Os livros didáticos 4 e 5 apresentamatividades enfocando exclusivamente os tópicos a que eles se propõem. Cada livro tem uma característicapeculiar, com enfoque mais acentuado em um determinado conteúdo.

De uma maneira geral, os livros analisados trazem experimentos relativamente simples, em que oaluno pode realiza-lo em sala de aula ou até mesmo em sua própria residência. O livro didático 1, traz oseguinte slogan para as atividades: “Para fazer em casa”. A exceção encontra-se no livro 3, onde algumasatividades das denominadas “Feira de Ciências” exigem equipamentos um pouco mais sofisticados. No entanto,neste mesmo exemplar, o autor ao se referir a um determinado componente afirma que “são mais baratos doque balas”, demonstrando que o material para a atividade é acessível ao aluno. Para Borges (1982, p.41), “Oautor de livro didático, conhecedor da realidade de preparação e do trabalho do professor, e comprometidocom a efetiva formação do aluno, deve propor práticas onde predomine a utilização de material simples,entendido como tal, todo aquele que pode ser facilmente improvisado pelo professor ou aluno...”.

Segundo Medeiros (2002), equipamentos simples podem ser ricos em conceitos: “Instrumentos deaparências singelas, como o eletroscópio, por exemplo, encerram em suas próprias construções um arsenalde conceitos físicos fundamentais”. No entanto, ele critica os livros-texto e as aulas de Física que tratamestes fenômenos superficialmente. Alguns experimentos de eletrostática semelhantes aos analisados podemser encontrados no artigo de Ward (1995). Segundo o autor “eletrostática é uma palavra complicada, masa ciência é divertida”.

Foi verificado em quais livros os autores omitiram o título nas atividades de experimentação, umavez que, segundo Pena (2000, p.8), o título para uma proposta experimental pode não existir, ou ele podeser instigante e estimular o aluno ao trabalho proposto.

O livro didático 2, não apresenta título em nenhuma das atividades. No livro 4, apenas umexperimento contém o destaque para atividade proposta. Nos demais livros, todas as atividades possuemtítulo, exceto o livro 3 nos exercícios experimentais.

Em relação a figuras/esquemas o livro 3 se destaca por ser o único que possui estes elementos emtodas as propostas. No livro 1, foi encontrado um experimento em que o autor através da figura, induz oaluno à resposta, indicando as lâmpadas que provavelmente acenderão.

A maioria dos experimentos, possui característica qualitativa, ou seja, o aluno não necessita empregarcálculos numéricos na quantificação dos resultados. Novamente o livro 3 se destaca por possui 3 atividadescom estas características, e o livro 4 possui apenas uma atividade quantitativa.

O autor pode solicitar que o aluno realize o experimento com um colega, peça ajuda ao professorou alguém mais experiente. Foram encontrados alguns exercícios desta natureza. Os livros 1, 2, 3 e 4apresentam respectivamente 1, 2, 6 e 1 experimentos que trazem indicações para o espírito coletivo. Olivro 5 apresenta característica exclusivamente individual, não contemplando a atividade solidária.

Segundo os trabalhos de Tagliati (1991) e Berg & Grosheide (1997) os alunos tem dificuldade ementender e diferenciar os conceitos elétricos como energia, potência, corrente e voltagem. Além disso, elespossuem concepções prévias que a corrente vai sendo consumida ao longo do circuito, e que a correnteque entra em um determinado dispositivo elétrico é maior que a corrente que sai do dispositivo. Osexperimentos de eletrodinânica analisados auxiliam a promover uma mudança conceitual nos estudantes,embora se acredita que seja necessária a utilização de medidores por parte do aluno, para que ele possacompreender melhor estes conceitos.

Os livros apresentam algumas propostas de experimentação que não funcionam, ou se funcionamnão produz o efeito “esperado”. Pimentel (1998) revela alguns experimentos desta natureza e diz que istopode causar frustração no aluno.


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Foi constatado no livro 1, uma atividade em que a finalidade é demonstrar uma corrente induzidaem um fio condutor através da movimentação deste no interior de um campo magnético. Este experimento,além de necessitar de um medidor extremamente sensível, seria aconselhável que o imã se deslocasse e queao invés de termos um único fio condutor, tivéssemos um enrolamento, que é justamente o que o autor fazno experimento seguinte.

Numa atividade presente no livro 2, o autor sugere que se coloque no interior de um tubo um imãem formato circular com os pólos iguais para que haja repulsão e desta forma o imã flutuaria. No entantoele não menciona e não considera a força gravitacional, que sendo maior que a força magnética, nãoapresenta o resultado esperado.

Neste mesmo livro, o autor, ao propor a construção de um motor elétrico simples recomenda: “desencapeambas as pontas do fio de cobre” e complementa: “ela deve começar a girar”, o que não irá acontecer.

O livro 4, sugere a construção de uma bússola. No entanto, a agulha deveria ser imantada, senão nãofuncionará como uma bússola, o que o autor desconsidera. Ele conclui: “a agulha ficará móvel sobre a água”.

O nível operacional, em que revela o grau de liberdade e envolvimento do aluno com a atividadecientífica, pode subsidiar uma análise em termos conceituais revelando a concepção de ciência do autor delivro didático.

De acordo com Louis Not (apud Astolfi & Develay, 2001, p.77) a palavra experiência possui doissentidos: “um relativo ao tateamento empírico simples, o outro correspondendo à tentativa planificada. Quandoa segunda se torna possível, estas duas modalidades de pensamento e de ação vão coexistir por toda a vida”.

Hodson (1992), apesar de defender métodos alternativos para o trabalho prático, considera queexistem situações em que a bancada de laboratório é insubstituível e exemplifica: “correntes gerandocampos magnéticos só podem ser experimentadas por atividades práticas reais”.

O quadro de Pella (apud Pena, 2000), mostra as etapas de procedimento, e o grau de liberdade queo autor de livro didático pode atribuir ao aluno. As etapas de procedimentos são: Elaboração do Problema,Hipótese, Plano de Trabalho, Montagem dos Instrumentos, Observação dos Dados e Conclusões.

Nas investigações efetuadas neste trabalho, foi verificado que o livro didático não propicia aoaluno oportunidade de formular o problema, de elaborar hipóteses e de trabalhar de maneira abertaplanejando o procedimento. Em relação às respostas, o autor muitas vezes a antecipa em seu enunciado,ou sugere o resultado através de figuras não deixando que a atividade investigativa as revele. A tabela 2,explicíta na análise realizada a quantidade de experimentos onde o autor avança nas três últimas etapas deprocedimento, ou seja: Montagem (o aluno simplesmente monta o equipamento, desenvolvendo a capacidademanipulativa), Observação (ao aluno é solicitado apenas a observar o experimento) e Conclusão (o alunodeve analisar o fenômeno e concluir, respondendo a questões formuladas pelo autor).

O tabela seguinte revela que dentre as atividades propostas pelo livro 5, em sua grande maioria, oautor caracteriza-se por questionar o aluno na interpretação dos experimentos, com maior número deperguntas. Em contrapartida, o livro 4 promove a capacidade manipulativa e a observação, e valorizamenos a conclusão por parte do aluno.

Tabela 2 – Etapas de Procedimentos x Livros Didáticos.

LD1 LD2 LD3 LD4 LD5

Montagem 2 2 4 1 -

Observação 5 7 20 9 1

Conclusão 6 5 14 3 11

Total 13 14 38 12 12


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O método tradicional de ensino se encontra evidente nos livros didáticos analisados, uma vez queos livros assumem a responsabilidade das três primeiras etapas. Os livros revelam uma concepção empirista/indutivista de Ciência, uma vez que o aluno observa um determinado fenômeno, e confronta os dados comleis e teorias. (Chalmers, 2000).

Trabalhos experimentais podem induzir o aluno a situações de risco. O autor de livro didático devepreservar a integridade física do estudante, ressaltando alguns cuidados, ou melhor, evitar que atividades derisco sejam sugeridas. “Um livro que enfatize, por exemplo, o perigo da realização de atividades práticas,certamente contribui para a diminuição das mesmas” (Borges, 1982, p.37). Borges considera as informaçõessobre o uso, importância e cuidados no laboratório, uma análise conceitual. Pimentel (1998) relata algunsproblemas de segurança encontrados em livros didáticos de Ciências, que induzem o aluno a situações de risco.

Tagliati (1991) estudou as concepções dos alunos sobre eletricidade, e verificou que a noção deperigo está fortemente presente. Scott (1998) constata a percepção de risco de choque elétrico entreestudantes e professores.

Na investigação, foi encontrado no livro 1 um experimento em que o autor propõe que o alunomanipule substâncias químicas, sem orientação de risco. No livro 3, existe um experimento similar, onde oautor alerta que são substâncias “ligeiramente tóxicas”, no entanto não sugere que o aluno utilize luvas e/ou óculos de proteção, evitando o contato com a pele.

Outra atividade que apresenta risco foi encontrada no livro 2. Ao fazer passar uma corrente elétricapor uma esponja de aço, ela se inflama, e o fogo pode se propagar. Foi encontrado no livro 3 um experimentoidêntico, em que o autor propõe que o experimento seja realizado no interior de uma forma metálica,evitando risco de incêndio.

O livro 3 apresenta uma atividade, extremamente perigosa. O autor sugere que o aluno trabalhecom tensões da rede elétrica, 127V ou 220V. Os PCNs de Ciências Naturais recomendam:

“Sugestões de montagens e experimentos com eletricidade deve se restringir ao uso de pilhas ebaterias com corrente contínua e tensão máxima de 9 Volts, sem a sugestão de manipulação darede elétrica domiciliar”.

Em seguida, o autor sugere ao aluno aproximar dois bastões de carvão ligando-os à rede elétricaem série com um resistor de chuveiro elétrico mergulhado em água, e diz que devido ao brilho intenso queo equipamento emite, recomenda-se proteger a vista. Além disto, a figura pode confundir o aluno, eatravés de uma ligação incorreta, ocasionar um curto-circuito. Pimentel (1998), ao analisar livros didáticosde Ciências, encontrou atividade semelhante à descrita anteriormente. Outras atividades com graus depericulosidade menores foram detectados, como por exemplo, a utilização de agulhas, facas, etc., em queo autor não alerta para um cuidado por parte do estudante.

O livro didático é um dos materiais de apoio mais utilizado pelos professores, determinando anatureza da atividade didática a ser desenvolvida em sala de aula (Duarte, 1999, p.227). É um instrumentodidático-pedagógico que sugere conteúdo, metodologia e atividades (Wuo, 1999, p.3). Freitag et al.(1993, p.124) dizem que ele é visto como “a autoridade, a última instância, o critério absoluto de verdade,o padrão de excelência a ser adotado na aula”.

Pimentel (1998) argumenta que o livro didático é suceptível de falhas e ao se referir à possíveis causasdos problemas de conteúdo em livros didáticos de Ciências, e em particular aos de Física, adverte: “Sua presençapode indicar um descuido de revisão, o que é mais grave, o fato do autor não dominar totalmente o conteúdo ouainda, no caso de experiências, de não tê-las executado ou não saber como fazê-las”.

No livro didático 2 onde o autor diz se tratar de uma experiência de eletrostática e o que realmenteocorre é uma reação química. No mesmo livro ao imantar um prego, o autor complementa: : “este é um


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bom momento para demonstrar o que foi possível aprender sobre o comportamento dos elétrons nascondições dessa experiência.” (grifo nosso). Bizzo (1996) em análise a livros didáticos de Ciências encontrouum erro semelhante a este, onde o autor atribui que a atração entre os corpos se dá pelo efeito damovimentação dos elétrons.


O trabalho desenvolvido possibilitou uma visão mais abrangente dos livros analisados, e uma visãodas informações que chega ao aluno, em relação à prática científica. A atividade experimental consiste em umartifício que pode despertar no aluno o espírito científico e motivá-lo ao aprendizado das Ciências Físicas.

Os experimentos analisados revelaram uma concepção indutivista e verificacionista de Ciência,como se esta fosse imutável. Embora os conceitos científicos tenham se consolidado através dos tempos,estes conhecimentos não devem ser transmitidos passivamente aos alunos. O conhecimento se adquireatravés da ação e errar deve ser permitido ao aluno.

O professor pode adotar o livro didático que ele considera mais apropriado, ou selecionar osexperimentos através de uma consulta aos livros didáticos disponíveis, no preparo das atividades em salade aula. Uma outra forma, seria propor um trabalho em que o aluno possa pesquisar, e apresentar aoscolegas uma atividade prática que pudesse gerar uma interação entre eles.

De fato, a finalidade do Ensino de Ciências não é tornar o aluno um cientista, mas fazer com queele entenda melhor o seu cotidiano, e que o estudo da eletricidade e do magnetismo possa ajudá-lo acompreender melhor o mundo no qual ele está inserido.

Neste sentido, os livros analisados cumprem um papel de extrema relevância em propiciar aosalunos o envolvimento com a atividade científica, estimulando-os a um aprendizado consistente e duradouro.

Referências Bibliográficas.

Astolfi, Jean; Develay, Michel. A didática das ciências, 6a. ed., Papirus, Campinas: 2001, 131p.

Berg, Ed van den; Grosheide, Wim – Learning and teaching about energy, power, current and voltage -School Science Review, v.78, n.284, p.89-94, Mar/1997.

Bizzo, Nélio - Graves erros de conceitos em livros didáticos de ciências - Ciência Hoje, v.21, n.121,p.26-35, 1996.

Borges, Gilberto Luis de Azevedo. Utilização do método Científico em livros didáticos de ciênciaspara o 1° grau.Campinas: UNICAMP, Faculdade de Educação, 1982. (Dissertação, Mestrado). 2 v.,359p.

Brasil. Secretaria de Educação Fundamental. Parâmetros Curriculares Nacionais: Ciências Naturais.MEC/SEF, 1998, 138p.

Bross, Ana Maria Marques. Recuperação da memória do Ensino Experimental de física na escolasecundária. São Paulo: USP - Inst. de Física e Fac. de Educação, 1990 (Dissertação, Mestrado emEnsino de Ciências). 151p.

Chalmers, Allan F. O que é ciência afinal?, 1a. Ed., (4a. reimpressão.), São Paulo: Ed. Brasiliense,2000, 225p.

Duarte, Maria da Conceição - Investigação em ensino das ciências: influências ao nível dos manuaisescolares - Revista Portuguesa de Educação, v.12, n.2, p.227-248, 1999.


1250

Freitag, B.; Costa, W.F.; Motta, V.R. O livro didático em questão, 2a. ed., Cortez, São Paulo: 1993,159p.

Henry, John; A Revolução Científica:e as origens da ciência moderna, Rio de Janeiro: Ed Jorge Zahar,1998, 149p.

Fracalanza, Hilário. O que sabemos sobre os livros didáticos de ciências no Brasil. Campinas:UNICAMP – Facudade de Educação, 1992. (Tese, Doutorado). 241p.

Hodson, Derek. - Redefining and reorienting pratical work in school science - School Science Review,v.73, n.264, p.65-77, Mar/1992.

Mason, L.S. História da Ciência, 1a. Ed., 2a. Reimpressão, 2o. Vol., ed. Globo, 1962.

Medeiros, Alexandre – As origens Históricas do Eletroscópio – Revista Brasileira de Ensino de Física,v.24, n.3, set/2002.

Mizukami, Maria da Graça N.; Ensino : As abordagens do Processo E.P.U., São Paulo, 1986, 119p.

Nardi, Roberto. Um Estudo Psicogenético das Idéias que Evoluem para a Noção de Campo. SãoPaulo: USP – Faculdade de Educação, 1989. (Tese, Doutorado). 292p.

Pena, Perciliana A experimentação nos livros didáticos de ciências das séries iniciais do ensinofundamental. Uberlândia: Univ. Federal de Uberlândia, Faculdade de Educação, 2000. (Dissertação,Mestrado). 151p.

Piaget, Jean. Para onde vai a educação? 5a. ed. Rio de Janeiro: Ed. José Olympio, 1977. 89p.

Piaget, Jean. Psicologia e Pedagogia. 9a. impressão. Rio de Janeiro: Forense Universitária, 1998. 184p.

Pimentel, Jorge Roberto. - Livros didáticos de ciências: A Física e alguns problemas. - Cad. Catarinensede Física, , Florianópolis, v.15, n.3, 308-318, 1998.

Rival, Michel. Os Grandes Experimentos Científicos. Rio de Janeiro: Ed Jorge Zahar, 1997, 166p.

Scott, Robert – Issues of safety in the school laboratory - pupils’ perceptions of risk – School ScienceReview, v.79, n.289, p.71-3, Jun/1998.

Tagliati, José Roberto. Um Estudo dos Conceitos Espontâneos em Eletricidade. São Paulo: USP,Faculdade de Educação, 1991. (Dissertação, Mestrado). 110p.

Ward, Alan – A child’s introduction to static electricity - School Science Review, v.77, n.279, p.37-45,Dec/1995.

Wuo, Wagner. A Física e os Livros: Uma análise do saber físico nos livros didáticos adotados para oensino médio. São Paulo: Pontifícia Universidade Católica, 1999. (Dissertação, Mestrado). 1999.108p.


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CO-1-121

UMA CONCEPÇÃO METODOLÓGICA PARA O ENSINO DE FÍSICAA aprendizagem é uma conquista pessoal do aluno. O professor, como mediador,

oferece condições favoráveis e necessárias para esta caminhada.

Helio Bonadiman – Unijuí ([email protected])Sandra B. Nonenmacher – Unijuí ([email protected])

UNIJUÍ – Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul

1. INTRODUÇÃO

As deficiências do ensino constituído que é praticado em escolas de ensino fundamental e deensino médio, e até mesmo em universidades, manifestam-se na evasão escolar, no alto índice de repetência,na profusão dos chamados cursinhos informais preparatórios e, principalmente, no fraco desempenho dosalunos quando colocados diante de situações em que são solicitados a explicitar seu aprendizado. Nessesentido são indicadores a serem considerados as avaliações internacionais, como o PISA, e as de cunhonacional, como as provas do ENEM, para o ensino médio, os exames (em suas várias modalidades) paraingresso em cursos superiores, os concursos públicos para o magistério e para outras profissões e osprovões do MEC, destinados a avaliar os cursos de graduação das universidades. Os resultados dessasavaliações explicitam de forma bastante objetiva, para não dizer dramática, o despreparo dos estudantesdiante das demandas que se apresentam na sociedade.

Quando o jovem estudante ingressa no ensino médio, proveniente do ensino fundamental, vemestimulado pela curiosidade e imbuído de motivação na busca de novos horizontes científicos. Entre osdiversos campos do saber, a expectativa é muito grande com relação ao estudo da Física. Porém, namaioria das vezes e em pouco tempo, o contato em sala de aula com este novo componente curricular,passa a ser uma convivência pouco prazerosa e, para muitos, chega a se constituir numa experiênciafrustrante que geralmente é carregada para o restante de suas vidas.

Por isso, para a maioria das pessoas, após passar pelo ensino médio e já exercendo alguma profissãoem qualquer setor da atividade humana, falar em Física significa avivar recordações de um passado escolarde vivências desagradáveis nesta área do conhecimento. Tanto é verdade que não se esquece facilmenteum professor de Física e, geralmente, por motivos pouco lisonjeiros e até é muito comum ouvir expressõescomo esta: “Física é coisa para louco”!..

É a Física uma ciência tão difícil e desinteressante? O que leva as pessoas, de um modo geral, a nãogostarem da Física? O que dificulta tanto a aprendizagem dos conteúdos de Física? O que se pode fazerpara que, senão todos, pelo menos boa parcela dos estudantes passe a gostar da Física e, conseqüentemente,melhorar seu aprendizado?

As causas apontadas para justificar o fato de muitas pessoas não gostarem de Física, e para explicaras dificuldades na aprendizagem dessa disciplina, são múltiplas e as mais variadas. Destacamos algumas,como a pouca valorização do profissional do ensino, as precárias condições de trabalho do professor, aqualidade dos conteúdos desenvolvidos em sala de aula, o enfoque demasiado na chamada Física/matemáticaem detrimento de uma Física mais conceitual, a fragmentação dos conteúdos desenvolvidos em sala deaula, o distanciamento entre o formalismo escolar e o cotidiano dos alunos.

Alguns desses fatores do fraco desempenho do aluno e da falta de motivação para o estudo são geraise fogem ao controle do professor de Física. Outros, porém, são específicos e alguns deles podem ser resolvidospelo próprio professor pois dependem, em boa parte, de sua ação pedagógica em sala de aula.


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Porém, de todos os fatores que têm contribuído para afastar o estudante do estudo da Física porconsiderá-la desinteressante e difícil de ser entendida, acreditamos que o principal deles é de origemmetodológica, ou seja, tem a ver com a maneira da Física ser ensinada nas escolas. Muitas das dificuldadesenfrentadas pelo professor de Física em sala de aula, principalmente aquelas relacionadas com a questãodo gostar e do aprender, podem ser contornadas com o auxílio de uma metodologia adequada de ensino.E quando se trata de abordar a questão do como trabalhar adequadamente a Física em sala de aulaquase sempre surge a questão do ensino experimental cuja importância é reconhecida por professores ealunos.

Nas escolas do ensino médio e até mesmo em cursos de formação de professores é evidente afalta de equipamentos e de espaços adequados para as aulas práticas de Física. No entanto, tãopreocupante quanto a ausência de equipamentos e de laboratórios de Física nas escolas, é a atitudeomissa de muitos professores em relação ao ensino experimental. Insistem em ensinar a Física de formateórica e totalmente desvinculada do contexto de vida do estudante. Isso ocorre, não raro, mesmoquando o professor dispõe de condições pedagógicas e de recursos laboratoriais para realizar um ensinocom a inclusão de atividades experimentais em suas aulas. Podemos citar, como exemplo, egressos denossa própria universidade. Na UNIJUÍ, o professor formado em Física, além de realizar atividadesexperimentais em todas as áreas da Física durante o curso, também aprende a confeccionar equipamentos,começando a organizar, já na graduação, seu próprio Laboratório para seu uso futuro. No entanto,mesmo tendo essa vivência e essa preparação instrumental, o que de certa forma lhe dá a segurançapedagógica necessária para praticar um ensino em que a experimentação tenha uma participação efetivano aprendizado do aluno, percebe-se que muitos não se empenham o suficiente para introduzir estamudança em sua escola de atuação.

Em nossa opinião o modelo de ensino tradicional, no qual predomina a chamada Física/matemática,transmitida apenas através da informação verbal e escrita, presente em quase todos os livros didáticosatuais e fortemente enraizada na formação e na cultura pedagógica da maioria dos profissionais da área, éimpróprio para um efetivo aprendizado da Física. O aluno pode até “aprender” algumas habilidades nasolução de determinados problemas específicos, mas de Física quase sempre aprende muito pouco ouquase nada. O que ele aprende muito rapidamente é a não gostar da Física pois, quando desvinculada dafenomenologia, ela perde seu maior atrativo e passa a ser uma disciplina “chata” e difícil de ser entendidapela maioria dos alunos.

Diante desse quadro de total abstração, o estudante logo passa a perceber que a Física tem poucoou nada de interessante e quase nenhum significado para sua vida. A partir deste momento o seu estudopassa a ser apenas uma obrigação curricular a ser cumprida sem entusiasmo. O que ainda prende o alunoaos cadernos para o estudo dos conteúdos de Física, ministrados em sala de aula, é a necessidade de passarde ano e de se preparar para responder algumas questões que, posteriormente, poderão “cair” no vestibularou em outros concursos. Isto significa dizer que, para o aluno, a importância da Física estudada no ensinomédio estaria se restringindo a atender apenas a uns poucos e isolados momento da sua vida, algumashoras de concurso. Na maioria das vezes, nem a isso atende.

Não se trata de afirmar que a Física não deva preparar para o vestibular ou para outros concursosque se apresentam tanto na vida acadêmica quanto na vida profissional de todo o cidadão. O que se esperaé que o ensino de Física dê conta de outras situações relacionadas com a vida do estudante. Em nossaopinião, a Física ensinada na escola deve ser importante para o aluno, independentemente de seu futuroprofissional, fato este corroborado pelas propostas curriculares oficiais atuais, tais como os ParâmetrosCurriculares Nacionais do Ensino Médio.

O aprender, em Física, está vinculado a muitas variáveis mas uma é fundamental: o gostar, e ogostar tem muito a ver com a forma da Física ser ensinada. Apresentamos, a seguir, uma concepçãometodológica que poderá contribuir nesse sentido.


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2. CARACTERÍSTICAS DA PROPOSTA

A proposta metodológica que ora apresentamos como alternativa para o ensino de Física, é frutoda nossa experiência, da nossa reflexão e da avaliação do ensino e da aprendizagem nas diferentes áreas daFísica dentro da realidade escolar que nos cerca. O que se busca, com uma visão pedagógica alternativa,é mostrar a viabilidade de um modelo de ensino de Física mais comprometido com a discussão e acompreensão de seus conceitos e com a percepção de suas relações com o cotidiano. Trata-se de explorarmelhor a natureza desta ciência e de estabelecer, no ensino da mesma, o efetivo compromisso com aaprendizagem significativa de seus conceitos de maneira a evidenciar sua importância para a vida doestudante e não apenas para desenvolver habilidades matemáticas com o objetivo de atender a finspropedêuticos.

A motivação e o interesse do aluno pela Física não irá se manifestar se o conteúdo for repassado deuma forma linear do livro do professor para o caderno do aluno sem que haja, de ambas as partes, umareflexão consistente e aprofundada de seus significados. Na proposta aqui apresentada procura-se trabalhara Física aproveitando suas manifestações fenomenológicas e atribuindo ao educando participação maisativa no processo de produção do conhecimento, maior responsabilidade pelo seu aprendizado e maiorvalorização pelos saberes que traz do seu cotidiano.

O professor, por sua vez, participa desta caminhada de busca e de construção do conhecimentocom o compromisso de ser o mediador da aprendizagem do aluno oferecendo a ele condições favoráveise necessárias para seu crescimento e para um bom desempenho. Embora a aprendizagem seja uma conquistapessoal do aluno acreditamos ser fundamental a presença e a participação do professor nesse processo,como o agente motivador e articulador dos conjuntos de elementos que promovem e sustentam a evoluçãoconceitual.

Nesta proposta a experimentação deixa de ser um mero complemento, como na maioria das vezesé tratada pelos livros didáticos de Física, para se constituir numa das bases auxiliares no processo ensino/aprendizagem. Assim entendida, assume uma função diferenciada e mais importante daquela em que éutilizada apenas como um mero recurso didático para comprovar ou reforçar algo supostamente já sabidopelo aluno.

As principais características da proposta são:

- Construção do conhecimento pelo aluno, com a mediação do professor, pela integração dotrinômio experimento-teoria-cotidiano;

- A experimentação como fonte geradora de idéias e de informações que constituirão uma dasbases no processo de formação do saber;

- Explicitação da forma de pensar do aluno sobre o tema em estudo a partir do questionamento edo confronto com situações concretas do seu cotidiano e a conseqüente valorização das formas(alternativas) de pensar no processo ensino/aprendizagem;

- A ciência constituída não como fim em si mas como um auxiliar a ser utilizado pelo professore pelo próprio aluno na construção do conhecimento;

- Formação de uma postura crítica, reflexiva e participativa frente às questões e problemas comque o aluno irá se defrontar em seu meio de atuação;

- Entendimento da Física como uma ciência dinâmica constituída pelos conhecimentos produzidospelo homem ao longo de sua história.

A proposta aqui veiculada, por ser de cunho metodológico, não tem a preocupação de introduzir,no ensino de Física, modificações no que diz respeito à seqüência e à natureza dos conteúdos desenvolvidos


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nas escolas do ensino médio. As questões de origem curricular, embora importantes, não serão tratadas nopresente trabalho pois, o que se busca, é contribuir com a aprendizagem do aluno propondo uma formamais conseqüente de trabalhar a Física em sala de aula. Entendemos que a questão metodológica, pela suainfluência direta no fazer pedagógico do professor, é das mais relevantes para produzir um ensino capaz decontornar o problema da aversão pela Física e capaz de motivar o aluno a se interessar pelo estudo nestaárea do conhecimento.

Além do mais, sabemos da complexidade que envolve qualquer tipo de mudança que se queirafazer se esta interferir com uma estrutura historicamente instalada e consolidada pelo sistema de ensinovigente. Particularmente, fica mais complicado ainda, se essa tentativa de inovação partir de grupos isoladossem a participação direta do professor em exercício e sem o necessário apoio e respaldo dos setoresconstituídos que comandam a política educacional. Para isso, seria necessário romper barreiras quaseintransponíveis, principalmente se o novo que está sendo proposto trouxer insegurança e mais dificuldadesoperacionais e pedagógicas para o professor.

No entanto, dentro desta estrutura educacional pouco acessível, a mudança de atitude do professorem relação ao ensino de Física, embora difícil, ainda é a que apresenta maiores possibilidades de acontecerpois ela está ao alcance de todo o profissional do ensino. Mas, para isso, são de fundamental importânciasua formação pedagógica e instrumental na universidade e a disponibilidade de materiais didáticos dequalidade para seu uso na escola.

Nessa perspectiva, a proposta que apresentamos, além de explicitada através de textos, foitambém concebida com os equipamentos necessários para a operacionalização da mesma em salade aula. Os materiais de laboratório são simples e de baixo custo podendo, muitos deles, seremorganizados ou confeccionados pelo próprio professor a partir de insumos básicos como madeiras,chapas (metálicas, vidro, espelho), cartolinas e de outros produtos de fácil acesso existentes nomercado.

3. OPERACIONALIZAÇÃO DA PROPOSTA

A proposta de ensino, explicitada através de textos específicos para as diversas áreas da Física,está organizada de forma que cada tema a ser investigado, nos diferentes conteúdos, seja trabalhado emseis momentos distribuídos na seguinte seqüência:

3.1. INTRODUÇÃO

3.2. ATIVIDADE EXPERIMENTAL

3.3. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES

3.4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

3.5. EXERCÍCIOS

3.6. RELATÓRIO

Comparativamente ao modelo de ensino tradicional, esses momentos de interação inovam emdiversos aspectos e assumem, na execução do projeto pedagógico, funções diferenciadas na formaçãodo aprendizado do aluno. Mesmo tendo, cada um desses momentos, um papel específico dentro doprocesso ensino/aprendizagem, representam espaços de interação interligados o que dá forma e unidadeà proposta.

Os seis momentos da proposta serão, a seguir, comentados e detalhados da forma como estãosendo utilizados em textos que estão sendo produzidos pelo Grupo de Ensino de Física da UNIJUÍ.


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3.1. INTRODUÇÃO

Na dinâmica utilizada na operacionalização de cada conteúdo de Física, a INTRODUÇÃO identificao primeiro momento de interação pedagógica entre professor e alunos. Acontece e se desenvolve nogrande grupo e nele estão presentes as seguintes preocupações:

- Proporcionar, ao aluno, uma visão geral e contextualizada do tema em estudo.

Procura-se atingir esse objetivo fornecendo, ao aluno, algumas informações sobre o assunto eestabelecendo relações com outros assuntos que fazem parte do mesmo contexto e de um contexto maisamplo.

As informações de cunho teórico que permeiam esta parte inicial do texto são aquelas estritamentenecessárias para que o aluno possa apreender, do tema em estudo, as primeiras bases conceituais e, ainda,saber situá-lo em relação a outros temas já estudados ou que serão posteriormente estudados. Essasrelações são estabelecidas com conteúdos da mesma unidade, com conteúdos de outras unidades, dentroda disciplina e até mesmo através de relações interdisciplinares.

Cabe ressaltar, porém, que não é objetivo neste momento discutir com os alunos os modelosfísicos que dão suporte científico aos conceitos envolvidos no tema em estudo. Os princípios da ciênciaconstituída, veiculados nos livros didáticos, são explicitados apenas no quarto momento da proposta, emCONSIDERAÇÕES FINAIS e são utilizados pelo professor, como auxiliares na construção do aprendizadodo aluno, no terceiro momento, na DISCUSSÃO DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES.

- Mostrar a importância do assunto que está sendo tratado e motivar o aluno para o estudo.

Esta é outra preocupação presente neste momento inicial de interação pedagógica. Para o alunosentir-se motivado para o estudo é fundamental que ele perceba a importância do tema que está sendotratado e possa, desde já, satisfazer parte de sua curiosidade ao ver atendida sua expectativa que cumumenteé explicitada pela conhecida pergunta: para que serve isso, professor?

Neste sentido, são levantadas questões com o objetivo de trazer, para a reflexão do aluno, situaçõesparticulares por ele conhecidas e que têm a ver com o assunto que está sendo estudado. Mais do querespostas são feitas perguntas que levem o aluno a pensar, a relacionar e efetuar comparações. Assim,estabelecendo relações do tema que está sendo investigado com situações da natureza ou com aplicaçõestecnológicas o aluno perceberá a importância do assunto e possivelmente se sentirá motivado para oestudo.

- Possibilitar a fala do aluno sobre questões e situações de sua vivência e que têm a ver com otema em estudo.

Sempre que partimos de situações relacionadas com o cotidiano do educando e por ele conhecidastemos maior garantia de sua participação e maior possibilidade de diálogo. Os alunos falam de suasexperiências e, se o professor estiver atento, haverá até possibilidade de negociar os primeiros significadosdos conceitos científicos, embora este não seja o principal objetivo desta fase inicial que visa, sobretudo,criar as primeiras condições favoráveis e necessárias para a construção de um aprendizado consistente ede boa qualidade.

Papel do Professor

A leitura do texto é coordenada pelo professor e realizada no grande grupo. À medida que asquestões propostas no texto são levantadas, o professor interrompe a leitura para proporcionar, ao estudante,momentos de reflexão e permitir a ele seus comentários. Para o enriquecimento do tema em estudo, novasquestões poderão ser trazidas tanto pelos alunos como pelo próprio professor.


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É muito comum, neste momento de interação, os alunos contribuírem com relatos de experiênciasde situações do seu dia a dia ou com questões decorrentes de leituras ou de comentários ouvidos atravésda imprensa falada, muitos deles não conhecidos pelo professor. Portanto, se esse momento visa a dar umaidéia geral e contextualizada do tema que está sendo tratado, mostrar sua importância ao aluno e motivá-lo para o estudo, também é um momento de aprendizagem para o professor, através da fala do aluno,assim como serão os demais momentos seguintes.

3.2. ATIVIDADE EXPERIMENTAL

O segundo momento de operacionalização da proposta é de interação entre os alunos. Ele seconstitui de uma ATIVIDADE, geralmente experimental, realizada preferencialmente pelos alunos divididosem pequenos grupos. Nele estão presentes as seguintes preocupações:

- Buscar, nas evidências experimentais, informações sobre um dado fenômeno físico.

Seguindo um roteiro preestabelecido, o estudante faz observações, coleta e interpreta dados, levantae responde questões, emite opiniões e tira algumas conclusões.

É uma fase na qual o aluno, ao executar determinada atividade experimental, busca indicativosconcretos que possivelmente irão contribuir para dar significado aos modelos que descrevem um dadofenômeno físico da natureza reproduzido em laboratório em condições favoráveis, mas certamentesimplificadas.

Não se espera aqui que o aluno consiga chegar, por si só, ao domínio conceitual mas, com asinformações obtidas dos experimentos realizados (medidas, observações), que ele possa criar uma baseconcreta de apoio que será um auxílio importante no processo de construção do conhecimento. O que seespera, acima de tudo, é muita reflexão, interpretação e, possivelmente, algumas conclusões que poderãoproporcionar, ao aluno, o acesso aos primeiros significados.

- Proporcionar, ao aluno, situações favoráveis para explicitar suas concepções sobre o tema emestudo.

Esse momento também é propício para que o professor tenha acesso aos saberes do aluno. Issoocorre naturalmente pois o aluno, ao responder questões específicas sobre o tema em estudo, propostasno roteiro da atividade, explicita seu modo de pensar que será posteriormente socializado e valorizadocomo co-participante na constituição de novos saberes.

Nesta fase, o mais importante não é a busca do consenso de opiniões dentro do grupo de trabalhomas, sobretudo, levantar muitas questões e, cada aluno, sentir-se à vontade para colocar suas dúvidas etentar explicar, à sua maneira, o fenômeno físico observado. Embora algumas manifestações dos alunospossam estar de acordo com os princípios da ciência constituída, o que se espera, acima de tudo, é o fluxode idéias próprias e alternativas e a formulação de muitas perguntas.

As muitas dúvidas, que certamente irão surgir neste espaço de interação e que momentaneamentepoderão trazer insegurança por desestabilizar as atuais concepções do aluno, são aspectos positivos nareconstrução de um novo aprendizado a ser apoiado em bases científicas mais consistentes. As respostasprovisórias dos alunos, aos questionamentos realizados, muitas delas decorrentes de idéias que perpassamo senso comum, serão posteriormente discutidas e avaliadas no grande grupo possibilitando a eles umaevolução conceitual.

Mesmo que, por falta de material de laboratório ou por outro motivo qualquer, não se consiga, emalguns casos, realizar um trabalho experimental sobre um determinado assunto, é importante, mesmoassim, que os saberes dos alunos sejam, de alguma forma, valorizados. Neste caso, o aluno poderá explicitarseu modo de pensar realizando uma atividade de cunho teórico na qual ele irá responder algumas questões


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específicas relativas à compreensão de um determinado fenômeno físico, ainda que o mesmo não tenhasido visualizado. Evidentemente, havendo possibilidade da atividade experimental ser realizada, em razãoda riqueza de idéias e de informações com que a mesma poderá contribuir para o processo ensino/aprendizagem, jamais poderá ser dispensada.

- Proporcionar, ao aluno, o desenvolvimento de atitudes para o exercício e o convívio democrático.

Ao manifestar seu modo de pensar sobre determinado assunto, cada aluno tem, também, aoportunidade de exercitar atitudes de convivência dialógica no seu grupo de trabalho. Além de dizer o quepensa e assumir posicionamentos próprios, cada aluno deverá também saber ouvir, respeitar a opinião doscolegas e possivelmente com eles negociar sobre as diferentes leituras de um mesmo problema.

Quando o trabalho é realizado num pequeno grupo, maior é a possibilidade de participação econtribuição individual de cada aluno. Assim, a atividade experimental se constitui num momento deinteração ímpar para posicionamentos e para o exercício do convívio democrático.

- Proporcionar, ao aluno, a oportunidade de vivenciar em sala de aula os procedimentos daciência.

A ciência se caracteriza por procedimentos específicos e necessários para a validação dosconceitos científicos. Esta proposta tem, também, a preocupação com a aprendizagem dessesprocedimentos.

Durante a realização da atividade experimental, procedimentos tais como: organização, observação,coleta de dados, medidas de grandezas, análises e interpretações, são contemplados. Mesmo que essesprocedimentos estejam longe de reproduzir na íntegra os caminhos da ciência, pois esses são mais complexos,dinâmicos e repletos de significados, é proporcionado ao aluno trilhar, mesmo que de forma simplificada,alguns desses passos e sentir algumas das emoções vividas por muitos cientistas quando da busca derespostas para suas inquietudes e indagações.

- Desenvolver habilidades no manuseio de materiais e na montagem de experimentos.

Além das habilidades intelectuais, tão necessárias na produção do conhecimento, nodesenvolvimento da atividade experimental o aluno assume tarefas que dele solicitam algumas respostassobre a organização e o uso dos equipamentos, sobre os procedimentos para a montagem e para aexecução dos experimentos.

Atitudes como essas abrem possibilidades para o aluno desenvolver algumas das habilidades manuaisnecessárias a todo pesquisador que trabalha com uma ciência de natureza experimental, como é o caso daFísica.

Papel do Professor

O professor, ao coordenar o trabalho nos pequenos grupos, deverá ficar atento a possíveis dúvidasquanto ao procedimento e à execução da atividade, procurando não interferir demasiadamente nas opçõesconceituais dos alunos. Antes de dar respostas, o professor provoca e incentiva o aluno a explicitar livrementesuas idéias sobre o assunto. O professor poderá oferecer, para o aluno, alguns indicativos com o objetivode desafiar, abrir rumos e apontar possibilidades para a reflexão.

Este é um momento de interação entre os alunos, preferencialmente sem a interferência do professor,não importando se as idéias por eles manifestadas estão ou não de acordo com as idéias aceitas pelaciência. Isto porque todas as questões veiculadas durante o trabalho experimental, bem como os resultadosalcançados, serão novamente discutidos, analisados e avaliados no grande grupo, no momento posterior,numa ação conjunta professor-aluno.


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Cabe, também, ao professor apresentar outras atividades experimentais complementares quepossibilitem o aprofundamento ou novas significações do conceito físico em elaboração, a serem realizadasem sala de aula ou extra-classe, dependendo das condições de espaço/ tempo disponíveis. Nos textos jáelaborados desta proposta algumas atividades complementares são sugeridas na forma de atividadesopcionais.

3.3. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES

Este momento, denominado DISCUSSÃO DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES, caracteriza-se por ser mais um espaço pedagógico de interação entre o professor e os alunos. É um momento decomunicação e de sistematização coletiva visando à construção individual do conhecimento. Ocorre nogrande grupo e nele estão presentes as seguintes preocupações:

- Socializar e sistematizar informações geradas pela atividade experimental.

Todas as idéias e as informações veiculadas durante o trabalho experimental, como observações,medidas, conclusões, dúvidas, questões levantadas, são devidamente socializadas para o grande grupo.Em seguida, num trabalho coordenado pelo professor e com a efetiva participação de cada grupo dealunos, essas informações são sistematizadas, analisadas e avaliadas. É um momento importante no qualas muitas incertezas e as poucas convicções são comunicadas e devidamente trabalhadas formando umpequeno “banco de dados” que servirá de referencial para algumas interpretações e, possivelmente, paraalgumas conclusões.

- Introdução aos modelos teóricos a serem expressos através das diferentes linguagens da Física.

Partindo das evidências experimentais, das concepções dos alunos, e tendo na ciência constituídaum aliado importante, o professor auxilia o aluno na construção dos modelos teóricos a serem expressosatravés das linguagens verbal e escrita, tabelas, gráficos e equações matemáticas. São esses três referenciaisque, devidamente articulados pelo professor, direcionam a evolução conceitual do aluno e possibilitam aconstrução dos significados necessários na validação das representações de um fenômeno físico específico(ver diagrama abaixo).

- Proporcionar uma base teórica que possibilite ao aluno o entendimento conceitual e apossibilidade de explicar situações particulares de sua vivência.

Após a introdução aos modelos teóricos e a discussão/reflexão de seus significados, as respostasprovisórias dadas às questões apresentadas e discutidas na INTRODUÇÃO e nos outros momentos doprocesso pedagógico deverão, a partir de agora, serem retomadas e reavaliadas tendo por base um novopatamar de conhecimentos conquistado pelo aluno.

Papel do professor

Particularmente no momento da DISCUSSÃO DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES, e conformeestá ilustrado no diagrama a seguir, novamente ressaltamos a importância do professor na articulação dastrês bases de apoio: visão do aluno, visão da ciência e as evidências experimentais com vistas à introdução,do aluno, aos modelos teóricos. É papel do professor, neste momento, efetuar comparações, confrontardiferenças e semelhanças dessas bases conceituais de referência e negociar com o aluno a evolução paraum novo aprendizado, um aprendizado transformado. Para Santos (1993) o conhecimento só será verdadeiroquando nos guiar conscientemente e com êxito na passagem de um estado de realidade para outro estadode realidade, fato este que vai ocorrer no momento em que acontecer a dupla ruptura epistemológica, ouseja, o conhecimento científico se transformar em senso comum transformado.


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Resumindo, o trabalho do professor deve ser no sentido de potencializar todas as ações que ajudemo aluno na construção do saber, mas tendo o cuidado para que os modelos conceituais por ele produzidosestejam, o quanto possível, em sintonia com os modelos aceitos pela ciência. Nessa perspectiva “vemos,pois, que a peça fundamental no ensino é o professor e, de preferência, um professor com uma formaçãosólida, tanto pedagógica quanto em conteúdo específico” (Axt, 1989, p.5).

DIAGRAMA REPRESENTATIVO DA PROPOSTA

3.4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

O quarto momento, denominado CONSIDERAÇÕES FINAIS, é constituído de alguns textosexplicativos sobre o tema em estudo. Como vimos, as idéias veiculadas nestes textos servem de apoio, aoprofessor, quando da introdução aos modelos teóricos realizada no terceiro momento. É a contribuição daciência sistematizada no processo de construção do conhecimento do aluno. Nestes textos estão presentesalgumas preocupações, que serão a seguir detalhadas.

- Realizar comentários sobre a atividade experimental.

As considerações realizadas são no sentido de discutir prováveis resultados obtidos durante otrabalho experimental e, com base nestes, interpretar e analisar possíveis conclusões. São tambémestabelecidas orientações no sentido de esclarecer procedimentos na execução da atividade experimentale sobre o uso dos equipamentos.

- Discutir os princípios da Física envolvidos no tema em estudo.

Os textos apresentados complementam e aprofundam o tema em estudo sob diferentes facetasvalorizando, sobretudo, a Física descritiva e conceitual. Embora esse enfoque seja priorizado, as demaislinguagens da Física como tabelas, gráficos e expressões matemáticas também estão presentes e contribuempara a compreensão dos princípios físicos.


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- Discutir modelos alternativos vinculados com o tema em estudo.

Nestes textos, também são discutidas outras formas de explicar os fenômenos físicos, implícitosnas idéias dos alunos, e confrontados com as evidências experimentais e com os modelos aceitos pelaciência. Essas visões alternativas são contextualizadas dentro de um processo histórico de evoluçãoconceitual dos princípios da ciência.

- Discutir aplicações tecnológicas e da natureza.

Os textos também abordam algumas das mais importantes aplicações relativas ao assunto, tantoem nível tecnológico como em situações particulares da natureza. Essas relações estabelecidas com situaçõesparticulares são fundamentais pois valorizam os princípios físicos estudados e permitem uma aproximaçãoentre a Física da escola com a Física da vida do estudante. É a ponte necessária para o aluno perceber quea Física, como ciência, é uma produção humana com o objetivo de analisar, interpretar e explicar o mundoem que vivemos.

Papel do professor

Este momento exige que o professor esteja presente e atento para coordenar, junto com o coletivodos alunos, a leitura e a discussão dos textos destacando os conceitos veiculados, a evolução histórica e asaplicações dos mesmos. O professor deve, também, incentivar leituras complementares através decomentários sobre artigos, reportagens ou livros sobre o assunto.

3.5. EXERCÍCIOS

A resolução dos exercícios é uma atividade auxiliar importante no processo ensino/aprendizagem.Este trabalho é realizado individualmente ou em pequenos grupos podendo ser desenvolvido em sala deaula ou até mesmo como atividade extra-classe. Este momento é de interação entre alunos e entre professor-alunos e nele estão presentes as seguintes preocupações:

- Avaliar o aprendizado do aluno e reforçar os conceitos físicos e seus significados.

Para atingir este objetivo são propostos exercícios qualitativos e quantitativos visando a efetuaruma revisão conceitual dos princípios físicos envolvidos nos conteúdos trabalhados durante os momentosanteriores. Procura-se, o quanto possível, refletir o mesmo fenômeno físico utilizando-se todas as linguagensda Física, ou seja, através da expressão verbal e escrita, de gráficos e tabelas e das equações matemáticas.São especialmente valorizados os exercícios que requerem, em sua solução, o uso do raciocínio e nãoapenas da memorização.

- Promover a expansão conceitual aplicada em situações específicas.

Ao responder questões e ao resolver alguns problemas, é proporcionado ao aluno condiçõesfavoráveis à expansão conceitual aplicada em situações particulares e em outras mais abrangentes.

- Estabelecer relações com outros conteúdos já estudados.

Este momento também é propício para situar o tema em estudo no conjunto dos temas já estudadosreafirmando, para o aluno, a idéia de unidade, tão necessária para evitar fragmentações dos conteúdos.

Papel do professor

O professor acompanha o trabalho do aluno deixando-o à vontade para exercitar seu raciocínio.Como o grau de dificuldade geralmente varia de aluno para aluno, as orientações são, preferencialmente,


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individuais. Porém, no caso das dúvidas serem generalizadas, o professor poderá intervir, no grande grupo,com os indicativos necessários para a solução do problema específico.

Antes de passar para outro assunto, é importante que o aluno construa a segurança necessária paraa continuidade do estudo.

3.6. RELATÓRIO

O relatório da atividade experimental, como complemento do processo pedagógico, épreferencialmente uma produção individual de cada aluno. É aconselhável, no entanto, que durante a suaelaboração seja discutido em pequenos grupos. Desta forma, com a participação e a contribuição dediversos estudantes, haverá o enriquecimento do relatório o que poderá tornar o processo de elaboraçãoum momento mais significativo de aprendizagem.

A importância desse momento da proposta se manifesta através das seguintes preocupações:

- Possibilitar o exercício da escrita e a incorporação das linguagens da Física.

Geralmente se escreve muito pouco nas disciplinas que integram a área das Ciências da Naturezae da Matemática. Quando o aluno de Física é desafiado a escrever, geralmente apresenta grandes dificuldadesem elaborar um texto coerente em termos de idéias sobre um tema específico principalmente porque paraescrever em Física é necessário conhecimento de Física. A escrita é uma das formas mais complexas deorganização do pensamento e difere da organização necessária para a fala. Portanto, durante o processode escrever o aluno reorganiza os conceitos físicos e as experiências desenvolvidas em sala de aula. Esteprocesso requerer dele o uso das diferentes linguagens da Física e a apropriação de termos específicosdesta Ciência.

- Proporcionar momentos de reflexão e a retomada dos conceitos.

Durante a elaboração do relatório o aluno geralmente retoma dados e conclusões obtidos nodesenvolvimento da atividade. Isso permite o avanço das suas concepções pois o aluno já participou devários momentos do processo de ensino/aprendizagem.

- Introduzir ao aluno o processo de pesquisa.

No momento de elaboração do relatório deve ser solicitada ao aluno a busca em outros materiaisdidáticos (livros, revistas, programas de computador) para as complementações necessárias à compreensãoe à explicação descritiva dos conceitos envolvidos na atividade realizada. Este é um momento importanteno sentido de introduzir, principalmente aos alunos do ensino médio, o processo de pesquisa a efetivar-sedurante as etapas de elaboração do relatório.

Papel do Professor

É papel do professor orientar os alunos sobre os procedimentos e os passos a serem destacados naelaboração do relatório da atividade realizada. Quanto ao roteiro a ser seguido, sugere-se que sejamdefinidos, nesta produção individual, apenas os passos essenciais, estritamente necessários para acompreensão do relatório quando da sua leitura, deixando para o aluno a liberdade para desenvolver suacriatividade.

Para possibilitar maiores avanços um aluno pode ler para a turma seu relatório e o professor fazeras intervenções necessárias para a melhor compreensão de alguns conceitos, que possam estar equivocados.Sempre que possível os relatórios podem ser avaliados pelo professor, com as observações necessárias eserem devolvidos aos alunos para que possam ser refeitos no sentido de possibilitar a evolução conceitual.


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4. CONCLUSÃO

Considerando a complexidade do processo ensino/aprendizagem e admitindo ser o conhecimentouma conquista pessoal do aluno, somos levados a acreditar que qualquer proposta metodológica, pormelhor que seja, não será, por si só, garantia de aprendizagem. Ela deverá ser acompanhada pela competênciado professor e pela consciência e vontade do aluno em querer aprender. Em tal perspectiva, o elementomotivação é fundamental nesta caminhada, cabendo ao professor a difícil tarefa de oferecer ao alunocondições favoráveis e necessárias para sua aprendizagem.

Contudo, mesmo reconhecendo as muitas dificuldades presentes durante o fazer pedagógico, umametodologia de trabalho adequada ao ensino de Física, a ser utilizada pelo professor em sala de aula,contribui favoravelmente na aprendizagem do aluno. E sendo a Física uma ciência de natureza experimental,a presença de atividades práticas na ação pedagógica do professor não pode de maneira alguma ser entendidaapenas como um recurso complementar ou até dispensável. Ao contrário, elas devem constituir, juntamentecom a ciência sistematizada e com o conhecimento prévio do aluno, num referencial importante e necessáriointeiramente integrado ao processo de formação do saber.

Todavia, é bastante comum ouvir e saber que professores justificam a não inclusão de atividadesexperimentais no ensino da Física pelas poucas aulas semanais e pela quantidade muito grande de conteúdosa serem trabalhados. Esta concepção tenta passar a falsa idéia de que um ensino experimental em Físicaimplicaria perda de tempo. Para esses professores lembramos que o principal objetivo do ensino não é o derepassar informações para o aluno mas de contribuir para seu aprendizado. O professor deveria se perguntar,então, qual a metodologia que propicia ao aluno melhores condições de aprendizagem, tanto em qualidadecomo em quantidade?

Sem entrar no mérito de ser esta ou aquela a melhor forma de ensinar, o que se pode afirmar comsegurança é que a metodologia mais adequada para o ensino de Física, para a grande maioria de nossosalunos, não é aquela que está baseada unicamente na informação verbal e que requer do aluno apenas oexercício de operações abstratas. A abstração, na construção dos modelos teóricos de Física, é importantee necessária mas, para que ela seja alcançada mais facilmente, o fenômeno físico deverá ser, primeiramente,suficientemente trabalhado em todos seus aspectos práticos, de modo a envolver plenamente o estudante,inclusive na dimensão afetiva. Assim procedendo, as diversas representações utilizadas na Física,principalmente as equações matemáticas, adquirem maior valorização pois, ao serem introduzidas noprocesso ensino/aprendizagem no seu devido momento, assumem significados que vão muito além desuas aparências.

A aprendizagem em Física implica em mergulhar no fenômenofísico e com ele interagir em nível da emoção e do intelecto.

Agradecimento: Os autores agradecem ao professor e colega Rolando Axt pela leitura crítica dopresente trabalho.


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BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

AMALDI, Ugo. Imagens da Física. 1.ed. São Paulo: Scipione, 1997.v. único.

AXT, Rolando. Professor: peça fundamental no ensino. Educação & Ciência. MEC. v.2, n°4, Jul/Dez 89,p.5-7.

et al. A situação de ensino de física em escolas de segundo grau na região de atuação da Unijuí. Ijuí:Editora Unijuí. Espaços da Escola, v.21,jul./set. 96, p.41-45.

.; BONADIMAN, Hélio. A simplicidade no laboratório de Física. Ijuí: Editora Unijuí. Espaços daEscola, v.24, abr./jun. 97, p.19-24.

.BONADIMAN, Hélio. A transição escola-universidade e a formação de professores de física naUNIJUÍ. Ijuí: Editora Unijuí. Espaços da Escola, v.26, out./dez. 97, p.19-24.

BONADIMAN, Hélio. Mecânica dos fluidos- experimento-teoria – cotidiano. Ijui: Editora Unijuí, 1989.

GASPAR, Alberto. Física.1.ed. São Paulo: Ática, 2000. v.1, 2 e 3.

GONÇALVES FILHO, Aurélio; TOSCANO, C. Física e realidade. São Paulo: Scipione, 1997. v.1,2 e 3.

GRUPO DE REELABORAÇÃO DE ENSINO DE FÍSICA. 4. ed. Física 1, Física 2 e Física 3. SãoPaulo: EDUSP, 1998.

HEWITT, Paul G. Física Conceitual. Tradução de Trieste Freire Ricci e Maria Helena Gravina. 9. ed.Porto Alegre: Bookman, 2002.

MARQUES, Mario Osório. Pedagogia: a ciência do educador. Ijuí, RS: Unijuí, 1990.

. Educação/interlocução, aprendizagem/Reconstrução de saberes. Ijuí: Unijuí, 1996

. Escrever é preciso, o princípio da pesquisa. Ijuí: Editora UNIJUÍ, 1997.

. A escola no computador: linguagens rearticuladas, educação outra. Ijuí, RS: Unijuí, 1999.

MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. São Paulo: Scipione. 2000. v.1,2 e 3.

MOREIRA, Marco Antônio; AXT, Rolando. (org). Tópicos em Ensino de Ciências. Porto Alegre:Sagra,1991.

MINISTÉRIO DE EDUCAÇÃO E CULTURA. Parâmetros Curriculares Nacionais. Ensino Médio.Brasília,1999.

OSTERMANN, Fernanda; MOREIRA, Marco A. A Física na formação de professores do ensinofundamental. Porto Alegre: Ed. Universidade/UFRGS, 1999.

SANTOS, Boaventura de Souza. Introdução a uma ciência pós-moderna. Porto: Edições Afrontamento.1993.


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CO-1-122

Uma medida dinâmica do calor específico

Cristiano Mattosa [[email protected]]Alberto Gaspara [[email protected]]

a Departamento de Física e Química Faculdade de Engenharia UNESPC.P. 205, CEP 12516-410, Guaratinguetá, SP, Brasil

Resumo

Várias técnicas têm sido desenvolvidas para se obter o calor específico de sólidos e líquidos,incluindo a construção de experimentos de baixo custo para o ensino médio. Neste trabalho propomosuma maneira simples de se obter o calor específico de sólidos e líquidos. Por meio de curvas de calibraçãode resfriamento podemos estimar graficamente a perda de calor do sistema para sua vizinhança e medir ocalor específico do alumínio. Esta aproximação permite introduzir em sala de aula uma discussão sobre oprocesso dinâmico da troca de calor entre dois corpos.

Introdução

Professores e pesquisadores em ensino de física tem realizado um grande esforço em físicaexperimental para preencher o enorme vazio existente entre a teoria e as práticas experimentais no ensinomédio [VUOLO, J. H. e FURUKAWA, 1995; GLEESON, 1972; HUNT e TEGART, 1994; MCNAIRY,1996]. Diversos trabalhos têm sido realizados com o objetivo de construir experimentos simples commaterial de baixo custo [WELTNER e MIRANDA,1998; MANOSA et al, 1996]. A dificuldade encontradana construção de experimentos com material de baixo está ligada à busca de resultados precisos. Sealguém quer ensinar boas técnicas de medida e elege a precisão como seu principal objetivo, a construçãode aparatos experimentais de baixo custo só se justiça se não inviabilizar o alcance desse objetivo. Essa éuma razão relevante para aprimorar o conjunto de problemas em física experimental resolvidos com técnicasdesse tipo, em particular no estudo da termodinâmica, de sérias dificuldades didáticas e experimentais[VUOLO, J. H. e FURUKAWA, 1995; GLEESON, 1972; JONES e MORGAN, 1974; EWING, 1979].

A determinação do calor específico de gases, líquidos e sólidos pode ser obtida por diferentestécnicas experimentais oriundas das mais diversas áreas da física [VUOLO, J. H. e FURUKAWA, 1995;HUNT e TEGART, 1994; MCNAIRY, 1996; WELTNER e MIRANDA,1998; MANOSA et al, 1996;JONES e MORGAN, 1974; EWING, 1979; FOX e McMASTER, 1975; STERN, 1988; PUNZI, 1987;MOTTMANN, 1995; TALPE et al, 1990]. Ao mesmo tempo tem sido realizado um grande esforço teóricopara expressar os fenômenos termodinâmicos relacionados com o calor específico em diferentes contextosda física [GLOVER, 1969; LINDENFELD, 1980; TANTTILA, 1984; POHL, 1987; PIZARRO et al,1996]. Neste trabalho, estendemos o uso de um método simples para obter o calor específico de sólidos apartir do estudo da troca de calor entre dois corpos [MATTOS e GASPAR, 2002]. O método baseia-se naconstrução de curvas de resfriamento que descrevem a perda de calor do sistema para a sua vizinhança.Com essas curvas pode-se estimar com boa precisão a temperatura inicial efetiva do sistema ao entrar emcontato com o sólido.

O objetivo desse procedimento não é prescindir ou dispensar o uso do calorímetro, mas dar umenfoque complementar às experiências típicas de medição de calor específico realizadas com esse aparelho.Está claro para quem faz este tipo de experiência que, a menos que se use calorímetros de alta qualidade,é muito difícil medir a temperatura de equilíbrio térmico com precisão, principalmente quando ela diferemuito da temperatura ambiente. Para muitos estudantes essa experiência é interminável o equilíbrio térmicoparece nunca ser atingido. Na realidade, o valor da temperatura final, que conclui a experiência, é fruto de


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uma espécie de acordo entre o professor e seus estudantes: adotam um valor consensual, em que atemperatura parece estar suficientemente estabilizada.

O procedimento apresentado, além de tornar possível a introdução de conceitos como turbulência,gradiente de temperatura e fluxo de calor, mostra que o isolamento térmico é desnecessário para a medida docalor específico. Do ponto de vista epistemológico, esta experiência pode ser compreendida como umainovação pedagógica no ensino de física, pois permite a comparação entre duas metodologias experimentaisdistintas. Certamente é uma grande vantagem para o aluno, nos primeiros anos de estudo em ciências,conscientizar-se da possibilidade de abordar e medir certas propriedades físicas de várias maneiras distintas.

Procedimentos experimentais

O equipamento experimental compõe-se de um bloco maciço de alumínio, um aquecedor, uma balança,um béquer e um termômetro. O procedimento experimental é bastante simples. De início coloca-se umdeterminado volume de água no béquer, mede-se a temperatura ambiente, a massa do bloco de alumínio e,em seguida, a água é aquecida a uma temperatura de 60oC, aproximadamente. Coloca-se o termômetro nointerior da água e passamos a medir sua temperatura em intervalos de um minuto, o que vai possibilitar aconstrução da curva de resfriamento, que representa a perda de calor do sistema para sua vizinhança. Quandoa temperatura atingir cerca de 45oC, aproximadamente, o bloco de alumínio é imerso na água. A partir desseinstante é necessário medir a temperatura da água a cada 5 segundos até que a taxa de decaimento datemperatura retome o ritmo anterior á imersão do bloco, quando voltamos a medir em intervalos de umminuto.

Análise dos dados

Obtidos os dados, constrói-se o gráfico da temperatura da água, T (oC) pelo tempo t(s) (figura 1). Paramelhor discutir as etapas do processo de troca de calor do sistema com a vizinhança, dividimos o gráfico em trêspartes. A primeira (parte I) mostra a curva de resfriamento, que descreve o processo de transferencia de calor dosistema (água) para o ambiente. A parte II representa predominantemente o processo de troca de calor nointerior do sistema (água e bloco de alumínio). Nesse intervalo de tempo a perda de calor do sistema para oambiente pode ser descrita extrapolando-se a curva correspondente á fase I. A parte III mostra o retorno á taxaanterior de transferencia de calor do sistema para a sua vizinhança representada na parte I.

Figura 1. Curva de calibração (parte I), período de troca de calor entre a água e o bloco de alumínio (parte II), voltaao estado inicial de perda estável de calor (parte III).


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Na fase inicial, representada no primeiro setor, a troca de calor entre o sistema (S) e sua vizinhança(V), DQ

S®V, pode ser representada por

DQS®V

= DQA®V

(1)

o que implica em definir a água (A) como o sistema inicial, ou seja, estamos desprezando a interferência dorecipiente, o que nos parece aceitável uma vez que o capacidade térmica do recipiente é muito pequena emrelação à da água. Na segunda fase, além do calor transferido do sistema para o ambiente, incluímos ocalor transferido entre a água e o bloco de alumínio, (DQ’

S®V). Escrevemos então

DQ’S®V

= DQ’A®V

+ DQA®Al

+ DQAl®A

(2)

Nessa fase vamos admitir que a perda de calor do sistema para o ambiente não se alteresignificativamente quando o bloco de alumínio está imerso. Isso significa que, com ou sem o bloco imersona água, a transferencia de calor do sistema para o ambiente e a taxa em relação ao tempo com que ela seprocessa são praticamente iguais. Podemos justiçar mais essa aproximação tendo em vista que a massa deágua utilizada é suficientemente grande para submergir completamente o bloco de alumínio. Essaaproximação nos leva a duas conseqüências importantes. A primeira, considerar que as quantidade DQ

S®V

e DQ’S®V

, expressas como DQA®V

e DQ’A®V

, são iguais.

Assim, manipulando algebricamente as equações (1) e (2), obtém-se, para as trocas internas decalor na parte II, em que se inclui o bloco de alumínio, a relação:

0 = DQA®Al

+ DQAl®V

(3)

Usando a definição de calor específico, obtemos para o calor específico do alumínio a expressão:

cAl

= (4)

em que TiAl é a temperatura inicial do bloco de alumínio, que é a temperatura ambiente e, T

fS e T

iS são

respectivamente a temperatura final e inicial do sistema.

A segunda conseqüência das aproximações feitas nos permite considerar válida a extrapolação dacurva de resfriamento da água (parte I), mesmo quando nela está imerso o bloco de alumínio, o quepossibilita a determinação do valor efetivo de T

iS, no qual se desconta a perda de calor para o ambiente. É

esta extrapolação que nos permitiu desconsiderar o calorímetro, o que discutiremos a seguir.

Usando a curva de calibração

Não é raro no ensino do conceito de calor específico o uso de modelos ideais de calorímetro,inspirados em um raciocínio idealista que domina livros didáticos de física. Esta forma de pensar oexperimento raramente permite aos estudantes medir, muito menos perceber que a temperatura do sistemaestá mudando continuamente. O tempo é completamente desconsiderado nas análises desse problema, oque aqui não ocorre pois no mesmo intervalo de tempo em que ocorrem as trocas internas de calor nosistema, é necessário considerar as perdas de calor para o ambiente. A temperatura inicial do sistema nãopode ser a temperatura no momento em que começa a interação entre a água e o bloco de alumínio, poisdurante o experimento, o sistema está trocando continuamente calor com a vizinhança. Este é um dospropósitos deste trabalho, mostrar de forma simples que é possível, usando as curvas de resfriamento,obter a temperatura inicial efetiva (ou corrigida) do sistema, que será aplicada na equação (4) para ocálculo do calor específico do sólido. Para se obter essa temperatura, é necessário observar em detalhe afigura 2.


1267

A primeira parte (I) do processo é interrompida quando o bloco de alumínio, na temperaturaambiente, é imerso na água (t » 520 s). Começa então, a segunda parte (II) quando se intensifica oresfriamento do sistema, percebido com o aumento da taxa de decaimento. A parte II é um processo quetermina quando o sistema volta a taxa de decaimento inicial. Este evento define o começo da parte III.

As interseções das partes I e II, e das partes II e III determinam o intervalo de tempo (DtII) em que

houve intercâmbio de uma grande quantidade de calor entre a água e o alumínio. Durante esse intervalo,as trocas de calor entre a água e suas imediações seguem continuamente (DT

A-C).

Figura 2. Determinação da temperatura inicial corrigida da água e da temperatura final do sistema:T i

S = 50,1 oC e TfS = 49,2 oC.

O calor fornecido pela água ao bloco de alumínio pode ser obtido com o intervalo de temperaturaefetivo (DT

ef) obtido diretamente da diferença entre a temperatura obtida da interseção das partes II e III,

e a temperatura correspondente obtida na curva de calibração (figura 2). Com esses valores é possívellevar a cabo o cálculo do calor específico do alumínio,

cal = = Þ (5)

cal = 0.23 ± 0.06 cal(g C)-1 (6)

Esta medida é bastante razoável considerando-se o rudimento da técnica. Os estudantes devemescolher os pontos cuidadosamente para obter resultados aceitáveis no cálculo de calor específico. Comotodo o procedimento experimental, a sua realização deve ser feita com muito cuidado, principalmente atomada de dados, para que se tenham boas estimativas da temperatura. Neste caso adotou-se o desvio de0,1oC na medida de temperatura.

Discussão

O expoente de decaimento, que define o fluxo de energia do sistema para a vizinhança, pode serconsiderado praticamente o mesmo durante todo o processo. Essa taxa de transferência de energia deveser descontada na equação da conservação de energia do sistema para que seja possível obter um valorpara a temperatura inicial efetiva (T

iS). Pode-se admitir que, no momento em que o bloco de alumínio é

colocado dentro da água, haja uma diminuição do fluxo de calor da água para o béquer. Isso porque ao


1268

imergir o bloco de alumínio, a temperatura da água diminui e, por alguns instantes, a temperatura dobéquer pode ficar ligeiramente mais alta. Mas tendo em vista que a capacidade térmica do vidro é muitomenor que a da água, podemos tomar a variação no fluxo de calor para o ambiente como sendo desprezível.Usando a conservação de energia e tomando o tempo como uma variável importante, podemos representaro processo dinâmico que descreve como a energia está sendo dissipada pelo sistema. Neste caso se usa ahipótese de que a água perde a mesma quantidade de energia com ou sem o bloco de alumínio, ou seja:

= (7)

Comentários finais

Notamos que um bloco de alumínio com um terço da massa da água permite obter bons resultadosem um tempo razoável (cerca de 50 min). A razão entre a massa do bloco de alumínio e a massa de águacontida no béquer nos permite fazer relações práticas úteis entre o fluxo de calor e o regime de decaimentoda temperatura. Assim, se a massa do bloco de alumínio é muito menor que a massa de água, não se notafacilmente a mudança do regime de decaimento da temperatura. Além do mais, o tempo necessário paramedir as temperaturas que vão nos permitir construir as curvas de calibração se torna inadequado para arealização dessa experiência em uma aula de física no ensino médio. Se a massa o bloco de alumínio éequivalente à massa de água, o decaimento da temperatura será muito abrupto e tornando difíceis asmedidas da temperatura e do tempo. Algumas medidas inadequadas de temperatura surgem quando otermômetro é posto muito próximo do bloco de alumínio. Como nessa região o gradiente de temperaturaé muito alto, aparecem fluxos turbulentos de convecção na água que podem ocasionar grandes flutuaçõesde temperatura que não estão relacionadas ao resfriamento do sistema e, portanto, não podem ser usadasna construção da curva de resfriamento. A temperatura inicial do sistema deve ser igual ou menor que60oC para que não se perca muito tempo até que a temperatura do sistema alcance o valor recomendado.Este procedimento é importante para que a parte II da curva seja bem visível. Também é importanteimergir o bloco de alumínio quando a temperatura da água estiver próximo de 45oC. Se ele for imersoquando a água está a uma temperatura próxima de 60oC, a redução da temperatura do sistema será muitorápida, o que vai dificultar a sua medida. Finalmente, essa experiência permite várias discussões sobreconceitos como calor específico, trocas de calor e decaimento exponencial da temperatura (a pouco ensinadalei de decaimento de Newton). Esse procedimento tem sido aplicado na disciplina Instrumentação para oEnsino de Física do curso de Licenciatura em Física (UNEP-Gusratinguetá) com bastante sucesso, seconfigurando como um excelente exercício para introduzir a discussão desses conceitos para estudantesdo ensino médio ou de física básica no primeiro ano dos cursos de graduação.


1269

Referencias

VUOLO, J. H. e FURUKAWA, C. H. (1995), Calorímetro didático, Rev. Bras. Ens. Fis., 17(2), 140.

GLEESON, R. F. (1972), A sequel to the PSNS specific heat experiment, Phys. Teacher, 10(7), 399.

HUNT, J. L. e TEGART, T. L. (1994), Measuring the Heats of Water, Phys. Teacher, 32 (9), p. 545.

MCNAIRY, W. W. (1996), Isothermal and Adiabatic Measurements, Phys. Teach. , 34 (3), 178.

WELTNER, K. e MIRANDA, P. (1998), O Caldeirão como Calorímetro em Classe, Rev. Bras. Ens. Fis.,20 (3), 301.

MANOSA, L., BOU, M., CALLES, C. e CIRERA A. (1996), Low-cost diferential scanning calorimeter,Am. J. Phys., 64 (3), 283.

JONES, H. W. e MORGAN, B. (1974), An experiment on specific heat of solid, Phys. Educ., 9 (4), 257.

EWING, G. W., Ed., (1979), Topics in chemical instrumentation, J. Chem. Educ., 56, A273.

FOX, J. N. e McMASTER, R. H. (1975), Measurement of the thermal properties of a metal using arelaxation method, Am. J. Phys., 43 (12), 1083.

STERN, R. (1988), Chemistry lab heat capacity, NEACT Journal, 17 (1), 24.

PUNZI, V. L. (1987), A first chemical engeneering lab experience, Chem. Eng. Educ., 21(3), 146.

MOTTMANN, J. (1995), Laboratory experiment for the ratio of specific heats of air, Am. J. Phys., 63(3),259.

TALPE, J. H., BEKERIS, V. I. e ACHA, C. E. (1990), Measurement of thermal conductivity and heatcapacity in an undergraduate physics laboratory, Am. J. Phys., 58(4), 379.

GLOVER,F. (1969) Specific heat capacity A quantum explanation, Phys. Teacher, 7(3), 149.

LINDENFELD, P. (1980), Size efects in conductivity and superconductivity, Phys. Teach., 18(4), 260.

TANTTILA, W. H. (1984), Specific heat of liquids, Am. J. Phys. , 52(9), 856.

POHL, R. O. (1987), Lattice vibrations of solids, Am. J. Phys. , 55(3), 240.

PIZARRO, C. A., CONDAT, C. A.,LAMBERTI, P. W. e PRATO, D. P. (1996), Specific heat revisited,Am. J. Phys. , 64(6), 736.

MATTOS, C. R. e GASPAR, A. (2002), Introducing specific heat through cooling curves, The Phys.Teach., 40(7), 415.


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CO-1-124

Uma proposta metodológica para o desenvolvimentode competências e habilidades no ensino de física

DAMASCENO, Allan R.1[[email protected]]MOREIRA, Lígia F.2 [[email protected]]

RIBEIRO, Ângela M. P.3 [[email protected]]

1 Instituto de Física – UFRJ e Faculdade de Educação – UFF. 2 Instituto de Física – UFRJ.

3 Faculdade de Educação – UERJ.

Justificativa, objetivos e quadro teórico de referência.

A idéia para a realização deste trabalho surgiu num momento onde as discussões acerca da educaçãoem ciências, em especial a física, estavam ocorrendo através das recomendações feitas pelos ParâmetrosCurriculares Nacionais (PCN’s) para o Ensino Médio.

O que nos foi motivo de grande apreensão e espanto é que tais recomendações apareciam traduzidasem termos de desenvolvimento de competências e habilidades. No entanto, o que seriam estas competênciase habilidades? O que sabíamos, na época, era que esta expressão podia ser encontrada, antes de aparecernos PCN’s, nos trabalhos publicados por um antropólogo e sociólogo suíço, professor da Universidade deGenebra, chamado Philippe Perrenoud.

Num segundo momento, outro fator que percebemos como um agente dificultador para oentendimento da proposta curricular estava no fato de que os PCN’s descrevem claramente quais ascompetências e habilidades a serem desenvolvidas no ensino de física, sem se ater numa maior discussãona citação de exemplos práticos de como proceder para viabilizar tal intuito. Ainda notamos claramenteuma forte tendência dos PCN’s de valorizar o mundo vivencial dos alunos.

Sendo mais específico, o PCN de física traz as seguintes recomendações:

“É necessário que... a cultura em física inclua a compreensão do conjunto de equipamentos eprocedimentos, técnicos ou tecnológicos, do cotidiano doméstico, social e profissional.

Ao propiciar esses conhecimentos, o aprendizado da Física promove a articulação de toda umavisão de mundo, de uma compreensão dinâmica do universo, mais ampla do que nosso entornomaterial imediato, capaz, portanto, de transcender nossos limites temporais e espaciais. Assim, aolado de um caráter mais prático, a Física revela também uma dimensão filosófica, com uma belezae importância que não devem ser subestimadas no processo educativo. Para que esses objetivostransformem-se em linhas orientadoras para a organização do ensino de Física na escola média éindispensável traduzi-los em termos de competências e habilidades.” (Brasil, 1999).

Após esta observação, definimos um ponto de partida para a realização da nossa proposta, isto é,utilizar o “entorno” do nosso aluno para lhe transmitir conhecimentos concernentes a física, contudorestava ainda esclarecer os caminhos que devíamos trilhar para desenvolver as competências e habilidadesrecomendadas.

Pautamos este trabalho então numa tentativa de viabilizar, através da experimentação, odesenvolvimento de algumas competências e habilidades, principalmente as descritas no bloco deinvestigação e compreensão do PCN de física.

Com relação ao referencial teórico adotado realizamos algumas considerações, resumidamente. Aprimeira pergunta que fazemos quando lemos alguma coisa que fale sobre competência é se a palavra


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competência no contexto pedagógico tem o mesmo significado do contexto popular, ou seja, se significaa mesma coisa que classificamos como competente comumente.

Pesquisando no dicionário achamos o seguinte significado para a palavra competência:

“Qualidade de quem é capaz de apreciar e resolver certo assunto, fazer determinada coisa;capacidade, habilidade, aptidão, idoneidade.” (Holanda, 1996).

Teria alguma relação à definição do dicionário com a “competência” descrita por Philippe Perrenoud,cuja obra inspirou as elaborações curriculares?

Vejamos o que Perrenoud definiu como competência:

“Competência é a faculdade de mobilizar um conjunto de recursos cognitivos (saberes,capacidades, informações etc) para solucionar com pertinência e eficácia uma série de situações.”(Perrenoud, 1999).

Como podemos observar, existe uma certa relação entre a definição do dicionário e o que Perrenoudcaracterizou como competência, entretanto esta última admite uma conotação mais específica em certoscontextos discursivos.

Já as habilidades aparecem como conseqüência das competências desenvolvidas, ou seja, enquantoque a competência é o saber fazer, a habilidade é fazer na prática.

Desenho do estudo.

O problema.

O foco deste trabalho é a experimentação no ensino de física. Acreditamos que a experimentaçãoexerce fundamental papel no aprendizado de física e por isso defendemos a idéia de que além de tornar àsaulas de física muito mais atrativas para os alunos, ela possibilita contrapor visões, explorar idéias,problematizar, entre tantos outros benefícios. Entretanto o que visualizamos, é que na prática muito poucosdocentes utilizam a experimentação como forma de transmissão de conhecimento, transmissão essa singulare de valor indiscutível. Dentro dessa perspectiva, vemos que a omissão destes docentes leva os alunos aimaginarem a física como uma ciência de caráter essencialmente teórico e ainda inviabilizam odesenvolvimento de certas competências e habilidades que seriam possibilitadas através da experimentação.

Dessa forma conseguimos identificar o problema: a experiência vem se tornando cada vez menosfreqüente dentro do processo de aprendizagem de física, embora em revistas especializadas em ensino deciências e física aumentam o número de trabalhos indicando o benefício do uso de experimentos. Atualmente,dentro do quadro que observamos, as aulas de física se resumem em aulas expositivas, com uma ênfasemuito grande na resolução de exercícios e com pouca discussão sobre teorias e modelos.

Identificando agentes dificultadores.

Na pesquisa informal (perguntas feitas oralmente) que realizamos junto aos professores queconhecíamos (em torno de 10 docentes), investigamos os reais empecilhos existentes na realização deexperiências com os alunos. O que conseguimos observar foi que muitas respostas foram dadas parajustificar a impossibilidade de realização de experimentos. Dentre algumas respostas, destacamos emordem decrescente as que observamos maior ocorrência:

- Falta de recursos financeiros para montagem de laboratório;


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- Falta de tempo para realização destas atividades, uma vez que se deve cumprir um programacurricular estabelecido pela entidade escolar;

- Falta de tempo do docente em preparar atividades experimentais, já que tem que trabalhar emvárias escolas;

- Falta de conhecimento na elaboração de atividades experimentais (aqui mencionam deficiênciadurante a formação acadêmica);

- Salários baixos, o que desmotiva o profissional, entre outras.

Buscando soluções.

Dentro do quadro que observamos, começamos a direcionar os nossos esforços de forma a tentareliminar os agentes dificultadores na realização das experiências em sala de aula, e se não fosse possível,pelo menos diminuir, dentro das nossas possibilidades, as dificuldades relatadas na pesquisa. Concentramosos nossos esforços nos três principais fatores, por julgarmos que estes estariam ao nosso alcance na buscade soluções imediatas.

Com relação ao primeiro fator da nossa pesquisa, começamos a buscar alternativas para diminuiro custo de um laboratório, já que o alto valor dos experimentos comercializados é o principal agente queinviabiliza a sua montagem.

Imaginamos que montar experimentos com materiais que tenham baixo custo e até mesmo commateriais que seriam jogados fora como garrafas plásticas, copos, pedaços de papel, ou seja, o quepopularmente chamamos de sucata seria uma boa solução. Essa seria a alternativa que teríamos paraviabilizar a construção de um laboratório.

Escolhido agora o material que utilizaríamos na montagem dos nossos experimentos, esbarrávamosnum outro problema: como montar estes experimentos? Realizamos inúmeras montagens de experimentosmanipulando materiais diversos, utilizando como parâmetro catálogos de experimentos das empresas quecomercializam estes instrumentos, livros didáticos, enciclopédias, e conseguimos reunir uma grandequantidade de experimentos que foram montados utilizando única e exclusivamente a criatividade e ospoucos recursos que dispúnhamos.

Entretanto, verificamos que durante o processo de tentativa de montagem dos já citadosexperimentos, foi necessário um gasto de tempo relativamente grande, tempo este que os professoresquando consultados descreveram como mais outro empecilho na realização dos experimentos (terceiroitem mais mencionado na pesquisa sobre impedimentos na realização de experimentos).

Imaginando como poderíamos contornar mais esta situação que se afigurava, percebemos queexistia uma alternativa, o professor só teria que montar o experimento uma única vez, para observar:

a) se a montagem seria possível;

b) identificar as dificuldades encontradas na montagem;

c) se seria um experimento onde pudesse ser observado o fenômeno de maneira adequada;

d) se a experiência poderia ser classificada em qualitativa (observa-se o fenômeno sem apreocupação de tomar dados) ou quantitativa (além de observar o fenômeno podemos obtermedidas).

Após a montagem o professor elaboraria um roteiro para este experimento, que contivesse: materialutilizado na montagem, procedimento de montagem, análise e conclusões sobre a experiência. Feito isto


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uma única vez, ele poderia propor essas atividades experimentais como atividades para seus alunos realizaremem sala de aula, sob sua supervisão e acompanhamento.

Procedendo desta forma, experimentos sugeridos como atividades aos alunos, estaria solucionadoo problema do tempo do professor, que teria dificuldades para montar a cada nova aula experimental umnovo experimento e problemas para transportar estes até a sala de aula, etc.

Metodologia.

Os conhecimentos prévios dos alunos.

Este trabalho apresenta uma proposta de se ensinar física a partir dos conhecimentos prévios dosalunos. Utilizando este referencial, o professor tem um “ponto de partida” para apresentação dos conteúdosque deseja ensinar. A nossa proposta é que utilizemos estas concepções (levantadas através de avaliaçõesdiagnósticas) para apresentação dos conteúdos escolares que eles precisam aprender Estas informaçõesfuncionarão como um agente norteador deste fazer pedagógico, facilitando o processo de aprendizagem.

A parceria física e cotidiano.

Ante ao exposto anteriormente, verificamos que é fundamental valorizar o conhecimento préviodo aluno. O que notamos, e de maneira acentuada no meio educacional, é que o aluno é considerado uma“tábula rasa”, um ser que não foi capaz de apreender conhecimentos. Notamos que esse tipo de consideraçãoatrapalha demasiadamente o processo de aprendizagem, pois podemos utilizar estes conhecimentos prévioscomo ponto de partida para apresentação de novos conhecimentos.

Percebemos que a relação física com o cotidiano existe de fato e basta que nos observemos comopartícipes no mundo onde estamos interagindo, que identificaremos no dia a dia que existe ciência emquantidade suficiente para gerar muitos questionamentos e reflexões.

Estabelecendo conexões.

Utilizando situações do dia-a-dia, podemos fazer uma avaliação diagnóstica oralmente, por meiode debates, ou aplicando questionários para investigar o que os alunos pensam sobre determinadas situaçõesque envolvam conceitos da Física, como por exemplo, por que ao bebermos um líquido utilizando umcanudo, o líquido sobe pelo mesmo; ou por que ao andarmos no gelo escorregamos e ao andarmos nochão de concreto não? Estes são alguns exemplos de questionamentos que podem ser feitos em sala deaula para que instiguemos a curiosidade, permitindo que alunos possam ver a aplicabilidade prática daquiloque vão aprender e também para que sirva de subsídio para a outra etapa desta proposta de ensinar física.

A experimentação

Nesta etapa da proposta apresentamos o(s) experimento(s), que poderiam já estar prontos ouseriam confeccionados pelos alunos (neste caso, estes estariam com o roteiro de trabalho em mãos, e oprofessor orientaria como seria construído o experimento), utilizando os materiais alternativos.

Durante a montagem do experimento, o aluno desenvolveria as competências da análise einterpretação observando que fenômenos estão envolvidos e de que maneira eles se relacionam (caso hajamais de um). O objetivo também é utilizar a experiência como uma atividade lúdica tal como explicamosa seguir.


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Vale destacar que quando auxiliamos na montagem do experimento gerenciamos uma situação-problema, pois durante a confecção do mesmo, surgem muitas dúvidas com relação a fatores que podemauxiliar ou dificultar a observação do fenômeno.

Discussão teórica

Feita a apresentação do experimento e as devidas analogias com as situações do dia a dia,identificaremos quais dentre os alunos observaram os fenômenos envolvidos no experimento.

Conhecendo as possíveis dificuldades dos alunos e o que eles pensam sobre determinado(s)fenômeno(s) envolvido(s) na experiência (identificados na primeira etapa), fazemos a apresentação formaldo conteúdo, de acordo com o seu programa, seguindo o livro didático adotado.

O que se faz importante notar é que esse método viabiliza a realização de experiências na maioriadas aulas, se for do desejo do professor, visto que as aulas passam não mais a ser divididas em teóricas eexperimentais, mas possuem duplo caráter.

Prosseguindo durante a abordagem expositiva teórica, sempre que possível, mencionamos o quefoi observado experimentalmente, contudo não tirando conclusões. Este fator é primordial para permitirque os alunos confrontem suas visões (modelos mentais) a respeito do(s) fenômeno(s) com os modelosfísicos que os explicam.

Contrapondo x reforçando visões.

Nesta nova etapa, confrontamos as opiniões dos alunos, identificando o que eles pensavam antesda apresentação formal do(s) conceito(s) envolvido(s) no experimento e o que eles pensam neste momento,se reportando àquelas concepções prévias e analisando as conclusões as quais os alunos chegaram.

Fazendo-se necessário, reproduz-se novamente o experimento para que se dê a fixação dos conteúdosque foram ressignificados (quando inadequados) ou reforçados (quando adequados).

Nota-se que nesta etapa da proposta o professor identifica e modifica aquilo que dá sentido aossaberes dos alunos.

Enfatizamos que o professor tem o papel de intermediador do processo de ensino-aprendizagem,formalizando e conduzindo seus alunos a darem novos significados aos saberes. Ele apenas direciona oaprendizado de forma que os alunos sejam os construtores do seu próprio conhecimento.

As etapas integradas.

Apresentaremos a síntese de todas as etapas mencionadas, utilizando um exemplo, para que fiquemais clara a proposta.

Suponhamos que tenhamos a intenção, por exemplo, de dar uma aula sobre conservação de energia.Primeiramente levantamos as concepções prévias da turma sobre conservação de energia. De posse destasinformações direcionamos o trabalho propondo uma atividade experimental.

Através da interação durante a construção do experimento, o aluno observa qual a relação existenteentre o que ele já entende por conservação de energia e o que a experiência vai lhe mostrar nesse âmbito.

Montada a experiência, assumimos o papel de mediador do processo, que já está ocorrendo, deaprendizagem. Levantamos dúvidas, fazemos perguntas e deixamos que os alunos se coloquem de maneiraque eles possam relatar o que entenderam (que não necessariamente foi o que o dissemos). Após isso,


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apresentamos formalmente o conceito do fenômeno envolvido no experimento, retornando ao mesmo senecessário.

Feito isto, os alunos podem comparar a visão anterior sobre conservação de energia (por exemplo)e o que lhes foi acrescentado, mudado ou reorganizado. Observe que o aluno neste processo é o construtordo seu aprendizado, nós apenas mediamos este processo. Perceba que a influência do conhecimento préviodurante a elaboração dos experimentos também é primordial.

Durante todo este processo podemos notar que as habilidades e competências, já mencionadas,estão sendo desenvolvidas.

Nesta visão de aprendizagem, o aluno é visto como um agente participativo do processo pedagógico,onde a interatividade caminha junto com a aprendizagem significativa.

Abaixo (Figura 1) mostramos o esquema representativo da aula proposta.

Figura 1 - Organização em etapas da proposta metodológica.

Colocando em prática.

A metodologia proposta neste trabalho foi desenvolvida com alunos do Ensino Médio de umaescola da rede particular de ensino da cidade do Rio de Janeiro.

Nessa escola contávamos com três turmas de ensino médio: uma de primeiro ano, uma de segundoe uma de terceiro.


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Uma outra consideração é que não desenvolvemos a metodologia proposta nas três séries. Apenaso fizemos nas turmas de segundo e terceiro ano, e mesmo assim de maneira diferente. Esta foi umavariável que introduzimos no estudo com o objetivo de poder estabelecer relações, no futuro, entrecoeficientes de rendimento das três turmas.

Na turma de primeiro ano realizamos o esquema habitual de aula, chamado de aula tradicional ouaula “cuspe giz”. Estas aulas consistiam na exposição oral sobre a teoria, seguida da resolução de exercícios.

Na turma de segundo ano utilizamos a metodologia descrita neste trabalho, no entanto os alunosnão fizeram os experimentos. Levamos os experimentos para a sala de aula prontos e os discutimos.

Na turma de terceiro ano sugerimos a realização de experimentos aos alunos, através de roteiros ena aula em que estes os trouxeram, já montados, e a aula foi conduzida conforme descrito na propostametodológica deste trabalho.

Escolhemos uma aula ministrada para a turma de segundo ano e outra para a de terceiro para acitação de um exemplo concreto neste trabalho, embora a nossa análise sobre as diferentes metodologiasadmitidas para as três turmas levou em conta as várias aulas realizadas ao longo de dois bimestres.

Esclarecemos que dispúnhamos de 3 aulas semanais, com 45 minutos cada tempo de aula. Dentrodos conteúdos programáticos propostos ressaltamos que ambos foram cumpridos, conforme requeridopela coordenação pedagógica.

Sobre os conteúdos programáticos explicamos, resumidamente, que se tratam dos mesmosconteúdos que fazem parte dos dois primeiros bimestres de qualquer planejamento curricular de qualqueroutra escola, para as três séries do ensino médio.

Vale destacar que não conseguimos desenvolver em todas as aulas atividades experimentais, purae simplesmente por uma questão operacional.

Breve discussão sobre as aulas ministradas para a turma de primeiro ano.

Para a turma de primeiro ano, como já foi mencionado, adotamos o sistema de aulas tradicional.Fazíamos a apresentação teórica dos conceitos contidos nos conteúdos programáticos, propúnhamosexercícios e resolvíamos no quadro.

É importante destacar que não dávamos ênfase na relação entre os conceitos explicados e situaçõescotidianas. Esta abordagem fora intencional, pois queríamos comparar os diferentes níveis de dificuldadeque surgiriam em função da abordagem adotada.

Uma aula de dilatação para o segundo ano..2

Para esta turma escolhemos o tema dilatação dos sólidos, para discutirmos a abordagemmetodológica, que se diferencia um pouco da que adotamos no terceiro ano.

Nesta aula levamos a experiência conhecida como anel de Granvisant. Tínhamos montado estaexperiência com a ajuda de alguns alunos, sendo este experimento feito somente com sobras de materialda oficina mecânica da escola.

Iniciamos a aula com um questionário sobre concepções espontâneas objetivando investigar aspossíveis idéias que os alunos teriam a respeito de situações presentes no cotidiano que envolvessem oconceito de dilatação.

Feito isto, mostramos o experimento para os alunos, chamando a atenção para as partes quecompunham, relatando como foi montado e ainda esclarecendo que deviam ficar atentos para que pudessem


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responder algumas questões que faríamos durante a realização do experimento. Ocorrida a breveapresentação, realizamos a experiência e durante a mesma fizemos algumas perguntas aos alunos.

Dentre as perguntas feitas, problematizamos questionando se o fenômeno observado tinha algumarelação com os fenômenos que estariam ocorrendo nas situações das perguntas do questionário com queiniciamos a aula. A maioria dos alunos se colocou dizendo que não existia relação entre estes fenômenos.

Neste momento fizemos a exposição teórica do fenômeno, nos referindo, quando necessário, aoexperimento.

Ocorrido a explanação oral, perguntamos aos alunos se eles conseguiriam explicar, após a exposiçãoconceitual, o(s) fenômeno(s) observado(s) na experiência. Alguns alunos conseguiram estabelecer ligaçõesentre a nossa explanação e a observação experimental. Alguns alunos apresentaram dificuldades nestaetapa. Pedimos então aos alunos que afirmaram ter entendido o fenômeno que tentassem explicar aosdemais colegas da turma. Os alunos se colocaram e aí passamos a interferir redefinindo e reafirmando asidéias expostas. Neste momento tivemos a certeza que as competências e habilidades que discutimosneste trabalho estavam sendo desenvolvidas nos alunos.

Ainda, refizemos rapidamente a experiência para que os alunos entendessem, por completo, ofenômeno ali ocorrido (esta foi a segunda apresentação). Retornamos, sagazmente, a discussão em termosdas perguntas que motivaram a discussão. Inquirimos novamente os alunos perguntando se existia relaçãoentre as situações do questionário do início da aula e o fenômeno observado experimentalmente. Nestemomento, observamos que a maioria dos alunos estabeleceu relação entre os mesmos, afirmando que ofenômeno que foi discutido nas perguntas se trataria do mesmo fenômeno da experiência que é a dilataçãodos sólidos.

Ao final deste processo, observamos que os objetivos da aula foram alcançados, pois os alunosconseguiram entender o fenômeno explicitado através da experiência e discutido teoricamente por nós, eainda conseguiram visualizar a aplicabilidade deste no cotidiano.

Uma aula de eletrostática para o terceiro ano.

Iniciando a discussão em termos da turma de terceiro ano, utilizaremos a aula onde abordamos oconceito de processos de eletrização com os alunos.

Para esta aula, por exemplo, sugerimos numa aula da semana anterior a construção de quatroexperimentos, de construção bastante simples, através de roteiros de construção que se encontram nos anexosdeste trabalho. Dividimos a turma em quatro grupos e demos um prazo de 7 dias para a construção desteexperimentos e nos colocamos a disposição para fazer os devidos esclarecimentos que fossem necessários.

Na aula seguinte, da mesma semana, promovemos uma discussão, preliminar, que auxiliaria osalunos na observação dos fenômenos que apareceriam nas experiências requeridas e também ajudaria osmesmos na análise de algumas questões que estavam sendo propostas no roteiro entregue.

Alguns alunos nos procuraram para sanar algumas dúvidas com relação à montagem dosexperimentos e também para expor outras com relação a observação que permitiria a eles responderem asperguntas feitas no roteiro dos experimentos.

Na aula tão ansiosamente esperada, iniciamos a mesma com um questionário sobre concepçõesespontâneas com o intuito de estabelecer as possíveis idéias que os alunos teriam sobre fenômenos presentesno seu dia a dia e que estariam envolvidos, de alguma maneira, com o tema da aula.

Os alunos preencheram o questionário e depois começamos a aula lendo as perguntas e as respostasque estes teriam encontrado para aquelas questões.


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Feita a exposição rapidamente pelos alunos das perguntas e respostas do questionário, prosseguimosa aula com apresentação dos experimentos pelos grupos. Neste momento mediamos o processo fazendoalgumas perguntas (já contidas nos roteiros) e observando quais foram às dificuldades encontradas e aspossíveis competências e habilidades desenvolvidas. Tentamos estabelecer relações entre os fenômenosdos experimentos e as situações do questionário de concepções espontâneas, mas deixamos os alunoslivres para que eles tirassem suas próprias conclusões.

Num momento posterior fizemos uma discussão teórica sobre o assunto, nos remetendo aoexperimento quando necessário. Entretanto, não explicamos de maneira direta o fenômeno observadoexperimentalmente. Os alunos deveriam estabelecer a ligação entre a teoria e a observação. Feitas àsexplicações, os alunos começaram a entender melhor o que estavam objetivando inicialmente.

Voltamos ao experimento fazendo as mesmas perguntas que tinham motivado a discussão inicial eagora observamos uma mudança no comportamento dos alunos. Alguns já apresentavam novas idéias arespeito da experiência e começaram a arrumar explicações.

Quando percebemos que os alunos já apresentavam com clareza o conceito fixado, começamos aestabelecer ligações com as situações inicias do questionário de concepções dizendo: “Esse fenômenoobservado aqui, nesta experiência, tem alguma coisa a ver com alguma situação daquele questionário doinício da aula?”. E assim os alunos começaram a estabelecer relações, o que já demonstrava uma mudançade comportamento devido ao aprendizado ocorrido, e almejado por nós.

É importante notar que as competências da observação, análise, entre outras, foram desenvolvidasdurante todo este processo, desde o momento da construção do experimento, que antecede a aula formal,até o momento final onde se rediscute as concepções espontâneas dos alunos, depois de longas e exaustivasdiscussões em sala de aula.

Este foi o procedimento desta aula de eletrostática feita no terceiro ano. As demais aulas que sesucederam ocorreram nestes mesmos moldes.

Conclusões.

Destacamos, em forma de itens, as principais conclusões que chegamos após todo o trabalhodesenvolvido com os alunos, utilizando a metodologia proposta.

* Dentre as dificuldades identificadas junto aos professores como fatores que dificultavam arealização de experimentos com os alunos, verificamos que foram contornadas quando oprofessor propõe as atividades aos mesmos através de roteiros e os orienta na montagem.

* Com relação ao tempo para realização dos experimentos com os alunos, verificamos que écompletamente factível a realização de aulas teóricas e aulas experimentais, visto queconseguimos colocar em prática isto. Ainda se faz necessário esclarecer que a metodologiaproposta não é para ser utilizada em todas as aulas, mas sim quando o professor quiser fazeruma abordagem deste nível. No entanto, pudemos verificar que se o docente quiser desenvolvereste tipo de abordagem na maioria de suas aulas por julgar interessante a discussão realizadadessa forma, constatamos na prática que é possível, permitindo inclusive que os conteúdosprogramáticos sejam cumpridos integralmente.

* Outra observação digna de nota foi que a escolha dos materiais de baixo custo que viabilizarama montagem dos experimentos foi uma ótima escolha, visto que os experimentos puderam serrealizados de forma que os fenômenos fossem observados claramente. Destacamos ainda que amaioria dos experimentos só permitem uma discussão qualitativa dos fenômenos físicos. Parapermitir uma discussão quantitativa necessitaríamos de experimentos que fossem montados


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levando em consideração uma série de fatores que diminuíssem possíveis interferências nasmedidas, o que encareceria o mesmo.

* Observamos claramente nos alunos das turmas de segundo e terceiro ano mudanças nocomportamento no que diz respeito ao desenvolvimento de competências e habilidades queforam sendo desenvolvidas ao longo do processo. Notamos que estes passaram a ter uma posturamais crítica com relação às observações experimentais, nas atividades em grupo os alunospassaram a interagir muito melhor, o que denota o desenvolvimento da competência de trabalhoem grupo. Alguns fatores valem a pena ser destacados novamente como: as competências deobservação, análise, relação de informações, interpretação, entre outras foram algumas que sedestacaram neste contexto.

* A metodologia proposta se mostrou bastante eficiente com relação ao que propunha: desenvolvercompetências e habilidades através da experimentação, utilizando, como recurso conectivoentre a experimentação e a teoria, situações do cotidiano.

* Com a turma de primeiro ano, observamos que o rendimento da mesma se manteve muito baixonos dois bimestres (lembrando que nesta turma não aplicamos a metodologia proposta). Já emrelação à abordagem feita com o segundo ano (lembrando que levávamos os experimentosprontos para a sala de aula) observamos que houve um aproveitamento regular por parte dosalunos, apesar de existirem outros indicativos que dificultaram um melhor aproveitamento porparte deles. Essa abordagem, a princípio, diríamos que teve um bom aproveitamento.Necessitaríamos de mais tempo para experimentar a eficácia dessa discussão. Já com a turmade terceiro ano (lembrando que estes montavam seus experimentos) observamos que houve ummelhor rendimento escolar, o que nos é um forte indicativo que essa abordagem seja maisadequada do que a realizada com o segundo ano.

É de suma importância destacar que trabalhamos com três turmas diferentes, o que dificultacertamente realizar uma comparação já que para as três turmas foram aplicadas avaliações diferentes emvirtude dos conteúdos para estas séries serem distintos. No entanto, apesar de termos trabalhados com“amostras” diferentes, o que nos inviabiliza uma análise comparativa, podemos afirmar, com muita convicção,que existem fortes indicativos que a metodologia interferiu no processo de aprendizagem desses alunos.Seria necessário, para afirmarmos com absoluta certeza que existe interferência, por parte da metodologiaproposta, no aprendizado, o desenvolvimento deste trabalho em turmas iguais, pois aí teríamos as mesmas“amostras”.

Felizmente, conseguimos obter êxito no desenvolvimento da nossa proposta, o que nos foi motivode grande alegria.

Sabemos, entretanto, que essa proposta pode ser bem desenvolvida levando em conta uma série decondições de contorno. Eventualmente, dentro de uma outra realidade pode ser que essa propostametodológica não se afigure como a mais adequada. Caberá ao professor adaptar, mediante a suanecessidade, a experiência desenvolvida aqui registrada.


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Referências bibliográficas.

BRASIL, Secretaria de Educação. Parâmetros Curriculares Nacionais, 1999.

DELIZOICOV, Demétrio & ANGOTTI, José André. Metodologia do ensino de ciências. 2. ed. São Paulo:Cortez, 1992.

HOLANDA, Aurélio Buarque de. Novo dicionário da língua portuguesa. Rio de Janeiro: Nova Fronteira,1996.

PERRENOUD, Philippe. Construir as competências desde a escola. Porto Alegre: Artes Médicas Sul,1999.

__________.Avaliação: da excelência à regulação das aprendizagens - entre duas lógicas. Porto Alegre:Artes Médicas Sul, 1999.

__________.10 novas competências para ensinar. Porto Alegre: Artes Médicas Sul, 2000.


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CO-1-125

Uma Proposta para a Inclusão de Alunos DeficientesVisuais nas Aulas de Física do Ensino Médio

Susana de Souza Barros [[email protected]]Voltaire Martelli [[email protected]]Wilma Soares Santos [[email protected]]

Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro, IF/UFRJ

Introdução

O engajamento de licenciandos do curso da Licenciatura Noturna de Física da UFRJ no estágio daPrática de Ensino realizado junto aos alunos deficientes visuais1, levou-nos a refletir sobre a problemáticadesse ensino (Santos, 2001; Oliveira, 2002; Martelli, 2002). Não há dúvidas quanto à contribuição acadêmicapara os nossos estagiários quando eles interagem com alunos deficientes visuais durante sua formação, jáque o desafio que isso representa leva-os a um maior envolvimento com o processo de ensino-aprendizagem.Sensibilizados pelas necessidades dos alunos deficientes físicos ‘integrados’ à escola regular, tentamcontribuir do ponto de vista didático, preparando material concreto adequado. O licenciando utiliza melhorseus conhecimentos, tanto de conteúdo quanto metodológicos, deixando sua imaginação ‘voar’. Comoatualmente acontece, alguns procuram uma futura vida profissional direcionada para a educação especial(Tavares, 2001, Martelli, 2002).

Apresentação

O estágio dos licenciandos nas escolas que atendem alunos(as) deficientes visuais (doravantemencionados como ADV) constitui desafio adicional para um problema de solução complexa, qual seja,aprender a ensinar física na escola de nível médio. A escola regular tem dificuldades com os alunos ditosnormais e deve encontrar soluções adequadas para o ensino dos ADV nas condições adversas da atualconjuntura educacional. De acordo com Santos (2001), os ADV reconhecem a validade da atenção específicaque recebem dos estagiários, extensivo aos pais, que falam do efeito positivo sobre a aprendizagem dosfilhos na escola.

A legislação vigente, LDB 9394/96, no Cap.V: Educação Especial, Artigo 40, III, determina queseja dado um atendimento educacional especializado aos portadores de deficiência física, preferencialmentena rede regular de ensino. O censo do IBGE indica que no Brasil existiam 17.000.000 deficientes físicos detodas as idades em 1999, dos quais somente 374.129 estavam matriculados no sistema escolar que atendeàs necessidades especiais, ou seja, 2,2% do total. De acordo com dados oficiais do MEC o total nacionalde matrículas de deficientes visuais no ano 2000 era de 18.629, dos quais somente 876 se encontravam noensino médio.

• A Lei n0 10172/01. (Plano Nacional de Educação) aponta outras providências, estabelecendovinte e sete objetivos e metas para a educação das pessoas com necessidades educacionaisespeciais. Sinteticamente, essas metas tratam da passagem do atendimento extraordinário emclasses e escolas especiais ao atendimento preferencial na rede regular de ensino da educaçãocontinuada de professores que estão em exercício.

• Lei n0 9394/96, estabelece as Diretrizes e Bases da Educação Nacional,

1 Matriculados na Unidade III, Colégio Pedro II, RJ.


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Art. 40 , III atendimento educacional especializado aos portadores de deficiência, preferencialmentena rede regular de ensino.

Art. 58. Entende-se por educação especial, para os efeitos desta lei, a modalidade de educaçãoescolar oferecida preferencialmente na rede regular de ensino, para educandos portadores denecessidades especiais.

Parágrafo 10. Haverá, quando necessário, serviços de apoio especializado, na escola regular, paraatender às peculiaridades da clientela de educação especial.

Os ADV´s que, superando todas as dificuldades tanto acadêmicas quanto sociais, conseguem chegarà escola média têm a expectativa de cursar estudos superiores. Esse tipo de aluno tem personalidade bemdefinida e encara desafios de toda natureza, o primeiro deles o de enfrentar uma sala de aula regular,geralmente inadequada às suas necessidades de aprendizagem. Por outro lado, os professores lidam comas dificuldades inerentes de salas de aula com grande número de alunos heterogêneos e uma infraestruraescolar deficiente. Mesmo quando sensibilizados pela presença de alguns alunos que precisam de atendimentoespecial, os docentes não estão habilitados para trabalhar com a especificidade necessária requerida pelosADV’s. Estes precisam de formas de comunicação e metodologias especiais, materiais concretos adequadose tempo de dedicação maior.

Alunos da Licenciatura Noturna de Física da UFRJ que têm a oportunidade de fazer estágio naUnidade III do Colégio Pedro II, referência para alunos deficientes físicos, têm participado por diversasocasiões da tutoria do ensino de física em parceria com os professores regentes, dando aulas e auxílio noensino conceitual da física., o que resulta na preparação de materiais concretos para o laboratório e nareflexão sobre as estratégias e as metodologias a serem utilizadas. O trabalho apresentado faz parte de umestudo piloto ora em fase de desenvolvimento.

Objetivos

• sensibilizar o futuro professor para a problemática e os requisitos do ensino do ADV na escolaregular;

• construir atividades experimentais, utilizando materiais preparados especificamente para osADV;

• estudar processos de comunicação, metodológicos e instrumentais para escolha da hierarquiaconceitual/fenomenológica a ser trabalhada;

• identificar as condições que permitem que a escola possa operacionalizar uma educaçãoadequada e de qualidade para os ADV.

Teoria

“...é impossível apoiar-se no que falta a uma criança, naquilo que ela não é. Torna-se necessárioter uma idéia, ainda que seja vaga, sobre o que ela possui, sobre o que ela é” (Vygotsky, 1989apud Silva Monteiro, 1998).

Para Vigotsky (op.cit.) desde os primeiros anos de vida a criança que apresenta uma deficiênciafísica tem uma posição social especial, e suas relações com o mundo transcorrem de maneira diferente dasque envolvem as crianças normais. Assim, junto com as características biológicas (núcleo primário dadeficiência), aparecem, características secundárias decorrentes das relações sociais. Essas interações queconstituem o núcleo secundário respondem pelo desenvolvimento das funções especificamente humanas esurgem das transformações das funções elementares (biológicas). Isso é possível porque a criança ao


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interagir com um mundo mediado por signos transforma as relações interpsicológicas em intrapsicológicas.Portanto, a consciência e as funções superiores têm origem na relação com os objetos e com as pessoas,nas condições objetivas com o mundo externo.

Todas as funções no desenvolvimento da criança aparecem duas vezes: primeiro no nível social,e depois no nível individual (Vygotsky, 1989).

Para o ADV esse processo de ensino- aprendizagem é ainda mais importante, e dependefundamentalmente da comunicação. As interações discursivas entre os estudantes e o instrutor e entre osestudantes entre si devem ser assim pensadas do ponto de vista do construtivismo social (Vygotsky, 1984),na medida em que enfatizam o papel da interação interpessoal na reconstrução interna de uma operaçãoexterna, permitindo que compreendamos o desenvolvimento como um movimento de ‘fora para dentro’.

Nessa concepção o desenvolvimento cognitivo se dá como transformação de um processointerpessoal para um processo intrapessoal(Vygotsky, 1984) abrindo assim um espaço imprescindívelda colaboração entre tutor e aluno no processo da aprendizagem.

Essas interações discursivas presenciais devem levar o ADV a expressar sua forma de compreensãodaquilo que apreende através dos sentidos disponíveis (tato, olfato, audição e cinestésia) solicitados paraa montagem das representações internas do real e das explicações verbais que surgirão do trabalho emgrupo com o tutor e os colegas.

Metodologia

Alguns pressupostos para o ensino de física do ADV:

• A montagem das representações/imagens mentais tem correspondência com uma alfabetizaçãode elementos básicos da ciência, feita a partir da experiência sensorial do aprendiz (intrapessoal)extraída do real externo mediada pela comunicação tutor-aluno que se estabelece nas diversasetapas da instrução.

• A percepção do fenômeno para a construção operacional das grandezas físicas através deatividades experimentais, deve levar à conceituação teoria-fenômeno, possibilitando suageneralização.

• Para o ADV deve existir uma hieraquia conceitual a ser obedecida que dependerá de suaexperiência indivídual (Vygotsky, 1989).

O método de trabalho com o ADV é artesanal e deve sempre partir de situações concretas,aproveitando o momento da instrução para, através da exploração das propriedades físicas dos materiais,construir os conceitos físicos. Assim, o conhecimento dos instrumentos e dos processos de medida sãotrabalhados conjuntamente. O material didático é construído com relevos, aproveitando as propriedadesdos materiais, com marcação das escalas e dos números em Braille, etc..

• Para explicar e apresentar as grandezas físicas com maior eficiência os sentidos são exploradosde forma discriminada:

Audição: para medida de tempo, velocidade e aceleração. Possibilita o reconhecimento de intervalosregulares ou diferentes, associando o corpo que se movimenta à taxas de variação de espaço e velocidades.

Cinestésia, movimento, corpo: determinação de distâncias e deslocamentos, pressão sofrida pordiversas partes do corpo, elongação, etc..

Tato: propriedades dos materiais (liso, rugoso, contínuo, descontínuo), temperatura, calor, formas,mudanças nos sistemas, etc..


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Olfato: reconhecimento orientado de substâncias, etc..

• A calibração de instrumentos é utilizada para a compreensão dos fenômenos e conceitos deforma integrada.

• Controle de grandezas: observação dos efeitos da interação produzidos por agentes externos :aqueço o ar contido (na garrafa + balão) e este aumenta de tamanho; aqueço mais e fica maiorainda.

• Manuseio e descrição pelo aluno do material concreto utilizado: o aluno tem que verbalizar suacompreensão, descrevendo sua representação do que ele entende sobre as características dosequipamentos e quais as grandezas físicas a serem medidas.

Ferramentas de comunicação virtual

Duas ferramentas criadas para a comunicação do DV, desenvolvidas pelo Professor A. Borges doNúcleo de Computação Eletrónica da UFRJ, deverão ter uma importância crucial na educação. O DOSVOXé um sistema para microcomputadores da linha PC que se comunica com o usuário através de síntese devoz, viabilizando, deste modo, o uso de computadores por deficientes visuais, adquirindo, assim, um altonível de independência no estudo e no trabalho. O sistema conversa com o deficiente visual em Português.

Segundo Porto et al (2000)

O WEBII/INTERVOX (permite acesso aos ADV à maioria das informações contidas na WorldWide Web. O navegador WEBVOX foi construído com características que levam em conta aslimitações e idiossincrasias dos deficientes visuais. O navegador, na exibição de uma homepage,traduz a informação gráfica para informação sonora, através do uso de síntese de voz parareprodução dos textos e da exibição de sons gravados, para reprodução dos tags HTML, criandoum ambiente no qual é captada a totalidade das informações textuais e grande parte da organizaçãográfica das homepages convencionais. Um conjunto de regras de acessibilidade por deficientesvisuais aplicadas à programação das homepages, tornam mais simples e completo o entendimentodas informações ali apresentadas.

Estes sistemas se encontram, disponíveis há vários anos, sendo de domínio público, mas aindanão foram utilizados pelos ADV’s na escola por razões de infraestrutura escolar, já que dependemde técnicos habilitados e de professores que conheçam essas ferramentas para poder encaminharseus alunos. É nossa proposta que sejam colocados à disposição dos alunos já no próximo anoacadêmico, quando poderemos testar sua viabilidade e contribuição.

Atividades experimentais

Desenvolvem as representações internas do real (cognição externa) que o aluno deverá construir(cognição interna) através dos outros sentidos. Foram construídos vários conjuntos experimentais quefacilitam a percepção do observador através da amplificação dos sinais de resposta. A obtenção de medidas(semi-quantitativas) é feita pela manipulação controlada das grandezas intervenientes. Os medidores sãograduados em Braille e os materiais têm superfícies que facilitam a observação tátil/sonora/cinestésica.

Os conjuntos experimentais trabalhados são os seguintes: mesa de força, dinamômetro, dilatômetro,termômetro de expansão do ar, planos cartesianos para traçado e interpretação gráfica. A adequação didáticafoi avaliada através do acompanhamento das tarefas experimentais, da compreensão conceitual do alunodurante a realização das atividades e de entrevistas posteriores, que permitiram identificar algumas dificuldadesde uso e de comunicação, levantando problemas relacionados com a construção dos sistemas utilizados.


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Atividades experimentais desenvolvidas

Apresentamos a seguir o material concreto utilizado nas aulas de física.

Material para comunicação escrita

Na prática, a prancheta para desenho não é usada pelo ADV, mas sim por quem prepara omaterial. A reglete é utilizada, correspondendo à escrita manual, sendo-lhe demasiado cansativa. Duranteas aulas, um aluno usa uma máquina de escrever em Braille, chamada Perkins, facilita um pouco, mas ocolégio só dispõe de uma. Em princípio há necessidade do material já esta pronto em Braille para que oADV possa acompanhar a aula da mesma forma que o aluno vidente utiliza o livro ou textos indicadospelo professor.

Tem a mesma função do sistema da Figura 4, porém com a facilidade de montagem, leitura everificação rápida, fazendo uso do papel calibrado. A fita métrica para ADV permite a medida da resultante,podendo comparar o resultado analítico com o resultado gráfico.

Se encontra em teste um sistema constituído por um balão de festa e um recipiente de vidrocontendo ar. Pretende-se medir temperatura através da observação da variação do volume do balãoaquecido. Fazendo-se a hipótese de que o balão é esférico, a circunferência equatorial poderá sermedida pelo aluno utilizando uma fita métrica própria para percepção tátil. Aquecendo-se o recipiente,o aluno poderá associar o aquecimento à temperatura na qual o ar do balão se encontra. Montando-se uma tabela de calibração da circumferência do balão vs temperatura (lida no termômetro), obtem-se uma escala ‘calibrada’ da temperatura em função da dilatação do balão observada. Discute-se ofenômeno da dilatação utilizado como propriedade termométrica.e comparam-se as dilatações e aspropriedades do vidro com a do balão, que reagem de forma diferente à mesma variação de temperatura,as vantagens do uso de um gás quando comparadas com os outros estados da matéria,compressibilidade,expansão,etc.

1.Materiais utilizados para registro escrito, desenhos e cálculos aritméticos


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2. elasticidade; calibração da mola; medida de força; lei de Hooke; gráfico de calibração

Pranchetas Cartesianas

Permite trabalhar o conceito de vetor, suas propriedades e operações: soma vetorial, composiçãoe decomposição, conceituando e aplicando conhecimentos da geometria, conceito de ângulo, teorema dePitágoras, etc.

3. estudo da condição de equilíbrio de forças; propriedades vetoriais; soma vetorial; decomposição vetores

Tem a mesma função do sistema da Figura 4, porém com a facilidade de montagem, leitura everificação rápida, fazendo uso do papel calibrado. A fita métrica para ADV permite a medida da resultante,podendo comparar o resultado analítico com o resultado gráfico.

4. leitura de coordenadas; vetores, composição e decomposição; conceito de ângulo


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A mesa de força

Este sistema é formado por uma plataforma circular com um transferidor que permite fazer amedida de ângulos, um pino no centro e um anel no qual podem ser aplicadas forças (pesos suspensos das3 polias corrediças). Quando o sistema de forças está em equilíbrio o anel fica centrado no pino, sem tocá-lo. Medindo-se o valor dos pesos pendurados e os ângulos o aluno é levado à noção de soma de vetores.Várias configurações simples são propostas, partindo de dois pesos iguais e paralelos e variando o ânguloentre os vetores que os representam para ilustrar as propriedades do vetor e introduzir a noção de equilíbriode forcas.

5. leitura de coordenadas, composição vetorial, análise gráfica e traçado de funções simples

Termômetro de ar

Se encontra em teste um sistema constituído por um balão de festa e um recipiente de vidrocontendo ar. Pretende-se medir temperatura através da observação da variação do volume do balão aquecido.Fazendo-se a hipótese de que o balão é esférico, a circunferência equatorial poderá ser medida pelo alunoutilizando uma fita métrica própria para percepção tátil. Aquecendo-se o recipiente, o aluno poderá associaro aquecimento à temperatura na qual o ar do balão se encontra. Montando-se uma tabela de calibração dacircumferência do balão vs temperatura (lida no termômetro), obtem-se uma escala ‘calibrada’ datemperatura em função da dilatação do balão observada. Discute-se o fenômeno da dilatação utilizadocomo propriedade termométrica.e comparam-se as dilatações e as propriedades do vidro com a do balão,que reagem de forma diferente à mesma variação de temperatura, as vantagens do uso de um gás quandocomparadas com os outros estados da matéria, compressibilidade,expansão,etc.

6. termômetro de ar


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Conclusões

Em se tratando de um trabalho piloto, realizado com um número pequeno de alunos (da ordem de4 a 5) e em condições otimizadas do ponto de vista docente, os resultados não podem ser generalizados.Apenas fornecem informações sobre procedimentos que permitirão dar prosseguimento a este trabalho,cuja intenção é poder estendê-lo a situações reais de sala de aula, facilitar o acesso do professor a materiaise estratégias específicas que lhe permitam interagir positivamente com o ADV nas tarefas normalmentedesenvolvidas durante sua aula regular.

E também nossa expectativa a sensibilização dos coordenadores das disciplinas de estágio e práticasde ensino. Pensamos na possibilidade de que os licenciandos de todas as áreas de conhecimento, futurosprofessores, tenham durante sua formação, estágios junto a alunos deficientes físicos, e que seja introduzidauma disciplina de educação especial nos currículos vigentes. A intenção dessas ações coordenadas nãoseria a formação de especialistas, mas a conscientização do futuro professor para lidar com situações queprovavelmente aparecerão na sua futura sala de aula

Nesse caso, as reflexões abaixo listadas, se relacionam ao que chamaríamos de uma inclusãoverdadeira no ensino regular. O objetivo seria permitir que o ADV acompanhe o programa oficial estabelecidopara as três séries do ensino de física, sem qualquer tentativa de pensar-se nas inovações introduzidaspelos PCN’s (1998), cuja importância daria uma dimensão mais cultural e qualitativa ao ensino da ciência.As recomendações abaixo podem ser consideradas como complementares às propostas de ensinomencionadas por Santos (2001).

1. A escola deve estar preparada com infra estrutura básica e professores prontos para atender osalunos com deficiências físicas. Não é bastante falar-se de inclusão se não se atendem condições materiaismínimas qual sejam: professor que identifique as necessidades diferenciadas do ADV, facilidades deinformática para o cego, impressora Braille, materiais em Braille ou que podem ser traduzidos, leitorespara os alunos quando têm que acompanhar textos com rapidez, fazer provas, fitas gravadas, planta físicaque ofereça segurança. O material de informática deveria estar acessível na sala regular de informática e otécnico deverá estar familiarizado com os programas oferecidos para os ADV, resolver problemas deimpressão Braille, etc.

2. O ensino de física para ADV’s na escola regular requer atendimento específico, comocontemplado pela lei. Este tem que ser feito em sala de aula porém de forma diferenciada, quando oaluno está sendo introduzido a uma disciplina específica, desde que requer novos conhecimentos, quepossuem linguagem, simbologias e metodologia diferenciada. Em se tratando do ADV a recomendaçãoe ainda mais pertinente, correndo-se o risco de alienar o aluno totalmente, como acontece com freqüênciacom os alunos videntes.

3. O atendimento em pequenos grupos poderá ser realizado através de estagiários que auxiliam oprofessor dentro da sala, permitindo que o aluno acompanhe a aula regular e receba instrução personalizada,ou através do computador , sempre que seja possível e necessário.

4. É necessário pesquisar melhor as dificuldades de compreensão da realidade pelo ADV, quedevem ser trabalhadas compreendendo-se aspectos relacionados com a cognição, relacionada com aspectospsico-didáticos e das neurociências, no contexto do que o aprendiz já sabe e quais seus recursos mentaisutilizando-se dos médios disponíveis para uma comunicação mais eficaz.

5. A problemática da construção mental do fenômeno real externo deve ser compreendida doponto de vista de como o aprendiz constrói sua representação mental do material concreto oferecido, valedizer, como internaliza os elementos apresentados.6. Programas de comunicação, DOSVOX e WEBVOX(NCE/UFRJ) conjuntamente com impressora Braille devem ser colocados à disposição dos alunos emtempo integral e seu uso e implementação encorajados.


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7. É fundamental que o professor possa se comunicar com seus alunos. Para tanto eles deveriam:ter rudimentos de Braille, leitura e escrita, ter domínio das ferramentas DOS/VOX e WEB/VOX; teracesso às centrais de tradução para o Braille dos materiais didáticos utilizados com os alunos de visãonormal (textos, roteiros, testes, provas).

Referências

MARTELLI, V., Uma proposta para a inclusão de alunos deficientes visuais no ensino de física daescola secundária, Jornadas de Iniciação Científica, (Orientação S. de Souza Barros e W. S. M. Soares,Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2002

NUNES OLIVEIRA, M. G., Física para deficientes visuais: aprendendo na diversidade com alunos doensino médio, Projeto de Final de Curso da Licenciatura em Física, IF/UFRJ , 2002.

PARÂMETROS CURRICULARES NACIONAIS NA EDUCAÇÃO ESPECIAL NA EDUCAÇÃOBÁSICA, (2001) Brasil, MEC/SEMTEC

PORTO, B. C.; BORGES, J. A., SAMPAIO, F. F. WEBVOX II / INTERVOX – Um Navegador e Construtorde Páginas WEB Destinado a Deficientes Visuais. XI Simpósio Brasileiro de Informática naEducação:Maceió , Atas... –, Novembro, 2000

SANTOS, L. T. dos, (2001) O Olhar do Toque: aprendendo com o aluno cego a tecer o ensino de física,Tese de Mestrado, USP.

SILVA MONTEIRO, M.da Educação Especial na Perspectiva de Vygotsky in Vygotsky, um séculodepois , Org. M. T. de Sá Freitas, Ed Universidade Federal de Juiz de Fora, 1998.

VYGOSTSKY, L. A Formação Social da Mente: O Desenvolvimento dos Processos PsicológicosSuperiores. São Paulo: Editora Martins Fontes, 1984.

VYGOTSKY, L., Fundamentos de defectologia, Obras Completas, Tomo cinco. Havana: EditorialPueblo y Educación, 1989.


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CO-1-127

Utilizando novas tecnologias no ensino experimental de eletromagnetismo ¨

Rafael Haag ([email protected])

Centro de Referência para o Ensino de FísicaInstituto de Física - Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Nota-se que o ensino tradicional tem privilegiado as atividades baseadas na assimilação do conteúdoapresentado pelo professor. Mesmo nas atividades ditas “experimentais”, o aluno raramente tem aoportunidade de criar e construir experimentos a serem utilizados no processo de ensino/aprendizagem,desta forma há pouca interação entre a atividade prática e o aprendiz. Propomos neste trabalho uma novaabordagem para o ensino experimental de eletromagnetismo, onde são sugeridas atividades “abertas”sobre o tema, além de inserir novas tecnologias nas atividades práticas. Utilizando interfaces conversorasanalógicas/digitais de baixo custo acopladas ao microcomputador, os alunos efetuam a coleta automáticade dados e posteriormente a sua interpretação com o auxílio de gráficos e planilhas eletrônicas. Esta formade executar a atividade experimental também fornece outras vantagens, como por exemplo: propicia umaredução no tempo gasto na coleta e interpretação dos dados e permite visualizar fenômenos que jamaisseriam visíveis sem a coleta automática.

I. Introdução

Ao longo dos últimos anos, vários autores [MONTARROYOS, MAGNO, 2001; HAAG, 2001;AGUIAR, LAUDARES, 2001;CAVALCANTE, TAVOLARO, 2000; CAVALCANTE et al., 2002; HAAGet al. 2002; STEFFANI et al. 2002; MOSSMANN et al., 2002; MONTARROYOS, MAGNO, 2003] temespraiado a possibilidade de modernização do laboratório didático de física através do uso domicrocomputador para coleta e tratamento de dados. Neste trabalho propomos a utilização de uma interfacede conversão analógico-digital (A/D) de baixo custo e fácil construção. Como área de aplicação, oeletromagnetismo foi escolhido para demonstrar algumas possibilidades de uso destas interfaces. Propomosalguns experimentos onde fazemos a coleta automatizada de dados com a unidade conversora A/D e otratamento dos dados colhidos é feito mediante o uso de planilha eletrônica (no nosso caso EXCEL).Optamos por esta metodologia pois assim, o aluno tem a chance de interagir com todas as etapas envolvidasno processo de aquisição e tratamento de dados. A correta adoção de um sistema automatizado de aquisiçãode dados no laboratório didático de física abre novas perspectivas para o ensino experimental. Comocitado anteriormente, numa aula experimental onde haja presente um sistema automático, todo o processode aquisição e tratamento de dados deve ser abordado para não tornar o experimento um “pacote fechado”onde os dados parecem surgir dentro de uma cartola. A discussão a respeito de conceitos envolvidos naaquisição automática de dados, como conversão digital, dispositivos de estado sólido, etc. por si só,permite abordar tópicos presentes no cotidiano da nossa sociedade altamente tecnológica e que são frutosdo desenvolvimento da física do século XX.

II. Interface conversora analógico-digital

Para coleta de sinais analógicos através do microcomputador há necessidade de alguma forma deconversão deste sinal para a linguagem digital, única que o microcomputador compreende.

♦♦♦♦♦ APOIO: CAPES, PROPESQ-UFRGS


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Fig. 1 Um sinal analógico deve ser convertido numa informação digital para ser compreendida pelo microcomputador

Na Fig.1, temos um esquema simplificado demonstrando como esta conversão é realizada. O sinalanalógico captado, geralmente é a diferença de potencial existente sobre um componente ou sensor, éconvertido numa informação binária composta pelos bits 0 (baixo) e 1 (alto) que é coletada por uma dasportas de comunicação do microcomputador com o mundo externo. A resolução desta conversão dependedo número de bits utilizados para transformar o sinal analógico em digital, por isso, quanto maior for aquantidade de bits usado, maior será a semelhança entre o sinal convertido para o formato digital e opresente na entrada do conversor [CAVALCANTE, TAVOLARO, 2000]. Houve algumas propostas deunidade conversoras A/D publicadas na década passada [ SOUSA et al., 1998; RIBAS et al., 1998;FAGUNDES et al., 1995], mas a construção destas interfaces é demasiadamente sofisticada para suaimplementação pelo professor com pouca aptidão em montagens eletrônicas, pois o número de componentesenvolvidos é elevado e nem sempre disponíveis no comercio eletrônico local. A unidade conversora A/Dproposta neste trabalho, emprega apenas um componente eletrônico, o próprio circuito integrado conversorA/D e pode ser construída em poucos minutos. Atualmente existem no mercado várias opções de circuitosintegrados que poderiam ser adotados na interface A/D, optamos pelo circuito integrado TLC548, umconversor de 8 bits com um canal analógico de entrada de resposta entre 0 e 5 Volts e resolução temporalmelhor que 1 ms. Este circuito integrado pode ser ligado diretamente à entrada de impressora domicrocomputador e basicamente necessita apenas da alimentação externa de 5 Volts para operação,simplificando a montagem. Na fig. 2, temos o diagrama elétrico do conversor. A alimentação de 5 Voltspara o conversor pode ser retirada da entrada de joystick [HAAG, 2001] ou através de uma bateria de 9Volts e um circuito regulador de tensão de 5 Volts.

Fig. 2, Circuito elétrico da unidade conversora A/D e diagrama de ligação na entrada de impressora (porta paralela) do PC.

iii. Software

Depois do sinal analógico ser convertido num sinal digital e enviado à uma das entradas da portade impressora do microcomputador, devemos utilizar um software para leitura e armazenamento destesdados. O leitor com alguma noção de programação poderá implementar o seu próprio software. Existe


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ainda a possibilidade de utilizarmos um software produzido pela indústria PICO [PICO, 2003] específicopara o circuito integrado TCL548 (ADC10) que é distribuído livremente na WEB juntamente com o seucódigo fonte em várias linguagens, entre elas a VISUALBASIC, DELPHI, C++. Esta empresa tambémcomercializa unidades conversoras A/D, porém o custo destas unidades é relativamente elevado emcomparação com as unidades produzidas de modo artesanal num dos laboratórios do Centro de Referênciapara o Ensino de Física (CREF), no Instituto de Física – UFRGS. Nas figuras 3 e 4, temos dois exemplosde software utilizados para coleta de dados, um desenvolvido pelo autor e outro fornecido na página daindústria PICO, respectivamente.

Fig. 3 Exemplo de software desenvolvido no CREF para aquisição automática de dados via unidade conversora A/D.Os valores obtidos são mostrados numa tabela de dados e salvos para análise posterior.

Fig. 4 Exemplo de utilização do software desenvolvido pela indústria PICO. O sinal analógico é visualizado na formade um gráfico de tensão em função do tempo.

IV. Aplicações

O eficiente uso de um sistema automático permite uma redução no tempo gasto na coleta dedados. Desta forma, a aula experimental pode ser focada nos conceitos físicos envolvidos no experimento,pois a etapa manual e quase sempre tediosa de coleta de dados é abandonada. Para um mesmo experimento,o aluno poderá tomar um grande número de dados e até mesmo repetir o experimento inúmeras vezes


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alternando algumas constantes envolvidas neste, buscando testar seus modelos mentais sobre os conceitosabrangidos pelo experimento. Deste modo, uma atividade experimental executada com a coleta manual dedados deve ser totalmente reformulada para adaptar-se à coleta automática. Preferimos adotar nas aulasexperimentais atividades “abertas” (onde não há um roteiro fixo previamente estabelecido), pois acreditamosque estas adaptam-se adequadamente e com eficiência às vantagens propiciadas pela aquisição e tratamentode dados automatizado. A seguir, mostramos algumas atividades experimentais desenvolvidas com o usoda interface conversora A/D.

IV.1 Discussão sobre propagação e interferência eletromagnética

Vivemos numa sociedade onde a tecnologia da informação sem fio desenvolve-se a passos largos,porém estes avanços para o aluno parecem possuir pouca ou nenhuma correlação com a física que éensinada no ensino médio. Há inúmeros tópicos que podem ser debatidos numa atividade experimental deeletromagnetismo em nível médio com o uso das novas ferramentas de coleta e análise de dados e queestão correlacionados com as tecnologias de informação atuais.

Primeiramente, podemos acoplar à entrada analógica do nosso sistema de conversão A/D umlongo fio de cobre e observar a o sinal coletado. A fig. 5 mostra o sinal captado quando conectamos um fiode cobre de aproximadamente 1 metro de comprimento. O sinal oriundo da rede elétrica com freqüênciade 60 Hertz é facilmente observado.

Fig. 5 Sinal obtido quando conectamos um fio e 1 metro de comprimento na entrada do conversor A/D.

Utilizando o gráfico da fig. 5, podemos numa aula experimental levantar algumas hipóteses sobreo sinal recebido:

i) Qual a origem deste sinal eletromagnético?

ii) Sua freqüência e por que captamos apenas os semi-ciclos positivos ?

iii) O fio conectado na entrada analógica comporta-se como uma antena que e sensível ao campoelétrico ou magnético? Ou ambos?

iv) Seria possível com o nosso sistema de aquisição de dados receber diretamente outros sinaiseletromagnéticos como telefonia celular, TV, rádio FM, etc. ?

v) Este sinal pode interferir na coleta de dados? Se sim, como podemos evitar esta interferência?


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IV.2 Curva de carga e descarga de um capacitor

A curva de carga e descarga de um capacitor pode ser exemplificada com o uso da montagemexperimental descrita na fig. 6. Quando a chave é ligada na entrada de 3 V, o capacitor que anteriormenteestava descarregado passa a acumular cargas elétricas em virtude do campo elétrico que surge entre seusterminais. O valor do capacitor e do resistor podem ser modificados para demonstrar a variação da constantede tempo RC.

Fig. 6, diagrama elétrico para aquisição de dados das curvas de carga e descarga do circuito RC.

Na fig. 7, temos o gráfico da curva de descarga e carga do circuito RC utilizado. A chave S foiinicialmente ligada à entrada de 3 Volts e após alguns segundos foi comutada para o referencial de terra docircuito e novamente conectada na bateria.

Fig. 7, gráfico da curva de descarga e carga do circuito RC.

Os pontos visualizados na fig. 7, foram armazenados num arquivo de dados e analisados com oauxílio de uma planilha eletrônica (EXCEL). Selecionamos apenas a região de descarga e com auxilio daplanilha eletrônica encontramos a função que descreve a curva obtida experimentalmente.


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Fig. 8, Com auxílio do software EXCEL, a curva de descarga do circuito RC foi analisada.

IV. 3 Circuito RLC

Podemos discutir vários conceitos envolvidos na análise do circuito RLC que são amplamenteutilizados em dispositivos eletromagnéticos empregados no nosso dia-a-dia. Dispositivos como: forno demicroondas, fibras ótica, telefone celular, etc. empregam princípios básicos contidos no circuito RLC.Dentro do possível, deve-se buscar uma associação entre os conceitos físicos empregados e suas aplicaçõestecnológicas. Como exemplo, na fig. 9 temos a ligação do circuito RLC à entrada da nossa unidadeconversora A/D. Utilizamos um gerador de sinais para fornecer o sinal de entrada ao circuito RLC, comoalternativa, pode-se usar a placa de som do microcomputador em conjunto com um software específico[HAAG, 2001] que torna a saída de áudio desta placa um eficiente gerador de sinais na região de unspoucos Hertz até 10 kHz.

Fig. 9 diagrama elétrico do circuito RLC e ligação à unidade conversora A/D.

O valor da resistência R deve ser experimentado em função do sinal gerado e impedância de saídado gerador empregado, no nosso caso, utilizamos um resistor de 47 kW. O valores de L e C, devem serescolhidos para que a freqüência de ressonância do sistema RLC esteja dentro da região abrangida pelogerador e conversor A/D, por isto, aconselhamos operar numa região próxima de 1 kHz. Na fig. 10,temos o gráfico onde a curva de ressonância é visível. Variamos a freqüência do gerador e coletamos osvalores de tensão presentes na entrada do conversor A/D.


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Fig. 10, gráfico de ressonância do circuito RLC.

Usando o gráfico, podemos ainda discutir a largura da faixa de resposta do nosso conjunto RLCempregado e como este fator é importante num receptor de rádio, por exemplo. Ainda poderíamos alternara disposição dos componentes (circuito RLC paralelo, filtro passa baixo, etc.) e analisar o comportamentodestas novas configurações.

V. Conclusão

Apresentamos um circuito conversor analógico-digital de baixo custo e de fácil montagem quepode ser adotado no laboratório didático de física no nível médio e superior. As propostas de atividadesexperimentais na área de eletromagnetismo aqui sugeridas, além de fazerem uso das novas tecnologiaspresentes no nosso cotidiano, também devem ser guiadas para inserir os conceitos físicos por elas abordadosnestas tecnologias. O ensino experimental tradicional pouco êxito tem alcançado neste sentido. Sabemosque esta é uma tarefa árdua e que envolve uma nova maneira de encarar a atividade experimental por partedo professor e mesmo dos alunos, mas certamente trará um salto de qualidade ao ensino experimental defísica.

Agradecimentos ao Prof. Silvio L. S. Cunha, coordenador do Centro de Referência para o Ensinode Física, IF-UFRGS, onde este trabalho tem sido desenvolvido, pelo sistemático apoio que nos tem dadoe à Profa Eliane Angela Veit pelo estímulo e sua revisão crítica feita neste e noutros trabalhos.

Referências

AGUIAR, C. E.; LAUDARES, F. A. – Aquisição de dados usando Logo e a porta de jogos do PC –Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 23, n. 4, p. 371-380, 2001.

CAVALCANTE, M. A.; TAVOLARO, C. R. C. – Projete você mesmo experimentos assistidos porcomputador: construindo sensores e analisando dados – Revista Brasileira de Ensino de Física,São Paulo, v. 22, n. 3, p. 421-425, 2000.

CAVALCANTE, M. A.; TAVOLARO, C. R. C. – Cuidados na Utilização de Sistemas de Aquisição deDados no Ensino de Física –Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 22, n. 3, p. 247-258, 2000.

CAVALCANTE, M. A. et al. O estudo de colisões através do som – Revista Brasileira de Ensino deFísica – São Paulo, v. 24, n. 2, p. 150-157, 2002.

Fagundes, D.; Sartori, J.; Catunda, T.; Nunes, L.A.O. Usando a Porta Paralela do Micro PC – RevistaBrasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 23, n. 2, p. 196, 1995.

HAAG, Rafael – Utilizando a placa de som do micro PC no laboratório didático de Física – RevistaBrasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 23, n. 2, p. 176-183, 2001.


1297

HAAG et al., Aquisição automática no laboratório de Física da escola de ensino médio, VIII WIE: Workshopde Informática na Escola, Florianópolis 17 a 19/07/2002.

HAAG et al., Utilizando o microcomputador para medidas de tempo no laboratório didático de Física,contribuição para o XV Simpósio Nacional de Ensino de Física, 2003.

HAAG et al., Utilizando novas tecnologias no ensino experimental de eletromagnetismo, contribuiçãopara o XV Simpósio Nacional de Ensino de Física, 2003.

MONTARROYOS, E.; MAGNO, W. C. – Aquisição de dados com a placa de som do computador –Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 23, n. 1, p. 57-62, 2001.

MONTARROYOS, E.; MAGNO, W. C. Decodificando o Controle Remoto com a Placa de Som do PC –Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 24, n. 4, p. 497-499, 2001.

Mossmann, V. L. da F.; Catelli, K. B. de M.; Libardi; Damo, I. S. Determinação dos Coeficientes deAtrito Estático e Cinético Utilizando-se a Aquisição Automática de Dados - PC – RevistaBrasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 24, n. 2, p. 146-149, 2002.

PICO.Interfaces analógicas/digitais. Disponível em: http://www.picotech.com Acesso em 19 fev. 2003.

Ribas, R. V. ;Souza A. F. de ; Santos, N. Um Sistema de Aquisição de Dados de Baixo Custo para oLaboratório Didático – Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 20, n. 3, p. 293-295,1998.

Sousa D. F. de; Sartori, J.; Bell, M. J. V.; Nunes, L. A. O. Aquisição de Dados e Aplicações SimplesUsando a Porta Paralela do Micro PC –Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 20, n.4, p. 413-422, 1998.


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CO-1-128

Utilizando o microcomputador para medidas de tempo nolaboratório didático de Física

Rafael Haag [[email protected]]Leonardo Mendes de Oliveira [[email protected]]

Eliane Angela Veit [[email protected]]

Centro de Referência para o Ensino de Física, Instituto de Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Apresentamos uma proposta para a realização de medidas de tempo em experiências didáticas deFísica usando a entrada digital da porta de jogos do microcomputador. Nossa proposta se baseia numaperspectiva construtivista em que o aprendiz participa das diversas etapas da aquisição automática dedados, desde a construção do sensor de medida de tempo, para o que fornecemos os elementos técnicosnecessários. Disponibilizamos um software para o registro dos dados coletados, mas também fornecemosos elementos indispensáveis para que o aprendiz elabore seu próprio software, se assim o desejar. Osdados coletados são analisados em uma planilha eletrônica. Finalmente, são apresentas sugestões deatividades e experiências a serem trabalhadas no ensino médio.

I. Introdução

O microcomputador é um versátil instrumento no laboratório didático de Física, permitindo aaquisição automática de dados nas mais diferentes áreas, desde a Mecânica à Física Moderna eContemporânea. A aquisição automática é especialmente desejável, e muitas vezes indispensável, quandose requer grandes quantidades de dados ou medidas feitas em pequenos intervalos de tempo. Também otratamento de dados se torna mais eficiente com o uso do microcomputador. Apesar desta imensapotencialidade, seu uso nos laboratórios didáticos de Física do ensino médio ainda é muito insatisfatório.Em parte, esta lacuna se deve ao fato de que os sistemas de aquisição de dados comercialmente disponíveisincluem interfaces externas aos microcomputadores, importadas e caras; só muito recentemente começarama surgir ofertas nacionais. Um alternativa, barata e didaticamente rica, é usar a própria placa de som domicrocomputador para a conversão dos dados analógicos em digitais, dispensando qualquer interfaceexterna.

A propósito, é curioso que no ensino fundamental, através da robótica, elementos de aquisiçãoautomática estejam sendo inseridos em ritmo mais acelerado do que no ensino médio.

Dois elementos deverão ter grande contribuição para a atualização dos laboratórios de nível médio:

i) a possibilidade de aquisição via placa de som do microcomputador, aliada à chegada dosmicrocomputadores à rede pública;

ii) as diversas iniciativas de desenvolvimento de sistemas de aquisição, e respectivo material didático,que têm sido feitas em diferentes regiões do país; veja, por exemplo, as referências [CAVALCANTE,TAVOLARO, 2000; AGUIAR, 2000; MONTARROYOS, MAGNO, 2001; HAAG, 2001; CAVALCANTEet al, 2002]. Estes trabalhos se embasam numa premissa semelhante à nossa: é possível e indispensávelenvolver os estudantes em diversas etapas do processos de aquisição e interpretação de dados, evitandoque a automatização se transforme numa “caixa-preta”. Em particular, em relação ao uso da entradadigital do microcomputador para medida de tempo, outros autores [AGUIAR, LAUDARES, 2001] usam

♦♦♦♦♦ APOIO: CAPES, FAPERGS, PROPESQ-UFRGS


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sistema semelhante ao nosso, para medidas do período e velocidade máxima de um pêndulo simples,usando a linguagem LOGO. Aqui apresentamos outras sugestões de atividades e experiências dirigidaspara o ensino médio, e disponibilizamos um programa em VISUALBASIC.

II. entrada digital da porta de jogos

A entrada de jogos ou entrada de joystick, como é mais conhecida, é na realidade uma interfaceentre o microcomputador e o mundo externo. O microcomputador compreende apenas uma linguagem, alinguagem digital, que possui apenas duas letras em seu alfabeto, o bit alto (1) e o bit baixo (0). A entradade jogos permite que o computador receba informações digitais do mundo externo por quatro entradasdigitais simultaneamente. Além destas, há mais quatro entradas analógicas. Neste trabalho, utilizamosapenas as entradas digitais (botões 1,2,3 e 4) para determinação temporal de eventos físicos. Na Fig. 1 éapresentado o diagrama da pinagem do conector de joystick tipo DB 15, que está presente na placa de somdo microcomputador. Além das entradas analógicas (sticks) e digitais (botões), existe um sinal de 5 voltsque pode ser utilizado para alimentar um circuito eletrônico externo. Ao leitor interessado em mais detalhessobre o funcionamento da porta de jogos, recomendamos as referências [HAAG, 2001; AGUIAR, 2002].

Figura 1: Diagrama da pinagem do conector de joystick.

II.1. Conectando um sensor ótico à entrada digital da porta de joystick

Existem diversos sensores que podem ser conectados diretamente na entrada digital (botões) dojoystick [AGUIAR, LAUDARES, 2001].Conectamos na entrada de joystick um sensor ótico à base de umpar de fotodiodos, um emissor, que é alimentado pela própria placa de som, e um receptor, conectado auma entrada digital. Ambos fotodiodos operam na faixa do infravermelho e são facilmente encontrados emlojas de componentes eletrônicos ou podem ser retirados de um mouse fora de uso. Conforme é ilustradona Fig. 2, além do par de fotodiodos, o sensor ótico inclui: i) uma resistência em série com o fotodiodoemissor, cuja função é limitar a corrente que passa pelo emissor e ii) um transistor (BC 547) em paralelocom o receptor, a fim de ampliar o sinal na entrada digital. Na Fig. 2 o circuito receptor está ligado naentrada digital correspondente ao botão 1 (pino 2). Qualquer uma das outras entradas digitais (pinos 7, 10ou 14) pode ser usada, inclusive mais de uma simultaneamente. A figura também mostra um fio conectandoos pinos 3, 6, 11 e 13, pois as entradas analógicas não devem permanecer em aberto, para que o softwareque utilizamos faça as leituras das entradas digitais corretamente.


1300

Figura 2: Circuito típico da entrada de jogos da placa de som do PC. No lado direito da figura é mostrado o sensorótico, constituído por um conjunto emissor/receptor, conectado aos pinos 1 e 4 e aos pinos 2 e 4, respectivamente.

O princípio de funcionamento deste sistema ótico é simples: enquanto o receptor recebe o feixeluminoso do emissor, o sistema permanece em nível baixo (0); se houver bloqueio do sinal luminoso, oreceptor passa para o nível alto (1). Dispondo-se de um software apropriado, pode-se registrar se o sistemaestá no estado alto ou baixo em função do tempo e, então, determinar o tempo de bloqueio. A Fig. 3sugere um modo para montagem do sensor ótico.

Figura 3: Sugestão para suporte dos fotodiodos, presos a hastes de alumínio (~10cm de comprimento), em um bloco demadeira.

II. 2. Software para registro e análise dos dados

É necessário um software para ler o estado lógico da entrada digital e registrá-lo, juntamente como tempo em que a leitura foi executada. O próprio microcomputador possui um relógio interno que podeser usado para registrar o tempo. Na linguagem QBASIC e VISUALBASIC este relógio pode ser lidousando o comando TIMER. No entanto, é preciso tomar cuidado com uma séria limitação que existe naleitura do relógio interno do PC: a leitura não é contínua, sendo realizada em intervalos da ordem de váriosmilisegundos. Então, se a leitura de tempo for feita a cada leitura de estado lógico, vários valores repetidosde tempo serão obtidos, conforme pode ser visto na Tabela 1. Nesta tabela, a primeira coluna corresponde


1301

a um contador interno do software, a segunda e terceira colunas contém o valor do relógio interno e doestado lógico, 1 ou 0. Esta limitação pode ser contornada utilizando um contador interno no software,associado a cada leitura do estado lógico, e usando o relógio interno do PC apenas para determinar otempo total das leituras (T), ou seja, o tempo transcorrido entre o início e o final das leituras. Obviamenteo intervalo de tempo entre cada medida de estado lógico será o número total de medidas dividido pelotempo T. Deste modo conseguimos cerca de 2000 leituras da entrada digital por segundo; valor apropriadopara medidas de tempo em laboratórios didáticos de Física. O software escrito na linguagem VISUALBASIC6.0 está livremente disponível em [HAAG, 2003]. Seu segmento mais relevante consta do Apêndice e ocódigo fonte pode ser fornecido por solicitação aos autores. Aguiar e Laudares. apresentam um softwareque cumpre estas mesmas funções, escrito em linguagem LOGO [AGUIAR, LAUDARES, 2001].

Tabela 1: Exemplo de valores obtidos com um software escrito em VISUALBASIC para leitura da entrada digital. Aprimeira coluna apresenta o valor de uma contador interno, associado a cada medida, a segunda apresenta o valor do

tempo interno do PC, obtido com a função TIMER, e a terceira mostra o estado lógico.

Nosso programa de coleta de dados simplesmente gera um arquivo do tipo texto, porque entendemosque tem muito maior valor educacional o tratamento dos dados com uma planilha, do que gerá-losautomaticamente no próprio aplicativo de coleta de dados, como ocorre com muitas das ofertas comerciais(de alto custo).

III. Aplicações

Aplicamos este sistema em medidas de tempo em fenômenos da mecânica, especialmente paraauxiliar a compreensão de conceitos relevantes da cinemática, como velocidade e aceleração e,posteriormente, para tomadas de medidas em experiências usuais da mecânica.

III.1. Atividades para facilitar a compreensão do sistema e de conceitos físicos básicos

Ratificando nossa convicção de que a aquisição de dados só desempenha papel relevante na formaçãodo aluno se lhe for possível compreender seu processo de desenvolvimento, ao invés de ser tomada comouma “caixa-preta”, propomos que as primeiras atividades em nível de ensino médio sejam dirigidas nosentido de dar oportunidade para que o aluno:

i) “brinque” com o sistema e se convença que quando o feixe está bloqueado o estado lógicoregistrado no arquivo de dados é 1 e quando o feixe luminoso atinge o receptor o estado lógico é zero;

Contador tempo interno do PC estado lógico

992 .499999999998543 1

993 .499999999998543 1

994 .499999999998543 1

995 .499999999998543 0

996 .499999999998543 0

997 .499999999998543 1

998 .499999999998543 1

999 .499999999998543 1

1000 .499999999998543 1


1302

ii) use um cronômetro ou seu próprio relógio para medir o tempo de bloqueio e compará-lo com ovalor obtido do arquivo de dados. Explore a forma gráfica de representação dos dados, extraindo o tempode bloqueio.

iii) determine a velocidade de um carrinho que tem preso à sua parte superior um bloqueador parao feixe. A Fig. 4 mostra resultados típicos. No eixo das abscissas está representado o contador da medida;no eixo das ordenadas o estado lógico, 0 ou 1. No bloqueio, a entrada digital passa para o nível alto (1) ese observa um pulso no gráfico. Para a obtenção da largura do pulso em segundos é preciso conhecer otempo total das medidas; neste exemplo, 3000 medidas em 1,54 s. (O gráfico só mostra parte destasmedidas.) Do gráfico, ou mais claramente do arquivo de dados, obtém-se o tempo de bloqueio igual a0,079 s. Dada a largura do bloqueador do feixe, 1,9 cm, chega-se ao módulo da velocidade, 24,0 cm/s.Este tipo de atividade é importante para que o aluno se familiarize com o sistema e pode auxiliá-lo adesenvolver o conceito de velocidade, na medida em que precisa trabalhar com os conceitos fundamentaisque levam à velocidade (deslocamento e tempo) ao invés de meramente ler valores em um instrumentoque já lhe forneça os valores para a velocidade. Várias outras atividades relacionadas podem ser sugeridas,inclusive uma competição em que os alunos usem seu próprio dedo como interruptor para determinarqual deles consegue mover o dedo mais rapidamente.

iv) faça experiências com um carrinho que tem dois bloqueadores de mesma largura, observandoem que circunstâncias o tempo de interrupção nos dois bloqueadores é o mesmo e em que circunstânciasdifere. Use o tempo nos dois bloqueadores para obter a aceleração do objeto.

III.2. Conservação de momentum linear em colisões

Diversas experiências podem ser propostas para o estudo de conservação do momentum linear emcolisões, com uma montagem experimental como ilustrada na Fig. 5. Nesta montagem são usados doissensores óticos dispostos de modo que permitam a determinação da velocidade do carrinho de massa m

1,

quando este se move em direção ao carrinho de massa m2, em repouso, e a determinação da velocidade

dos dois carrinhos depois do choque.

Figura 4: Exemplo típico de dados obtidos pelo bloqueio do sensor, por duas vezes, durante certo intervalo de tempo. Alargura do pulso contém informação sobre o tempo de bloqueio.

Figura 5: Esquema da montagem experimental para o estudo de colisões e conservação do momentum linear.


1303

Na Fig. 6 são apresentados resultados típicos obtidos com este arranjo em situações em que m1 vai

de encontro a m2, que está parado; comom

1 >> m

2, os dois carrinhos se movem no mesmo sentido depois

do choque. O primeiro pulso corresponde à passagem do carrinho 1 pelo sensor da esquerda; o segundoe terceiro pulsos à passagem dos carrinhos 2 e 1 pelo sensor da direita, respectivamente. Do gráfico sepode extrair os tempos de bloqueio em unidades arbitrárias ou em segundos, usando o fator de conversãoque leva em conta o tempo total gasto para fazer as medidas. Se os bloqueadores têm todos a mesmalargura, a razão entre os módulos das velocidades é inversamente proporcional à razão entre os tempos debloqueio tomados diretamente da Fig. 6.

Figura 6. Resultado obtido para uma experiência em que m1 se move no sentido de m

2, parado, e após a colisão ambos

de movem no mesmo sentido.

Com este mesmo arranjo experimental é interessante realizar outras experiências em que os carrinhosapresentam diferentes razões entre as massas, por exemplo, m

1 = m

2 e m

2 >> m

1 (inclusive provocando a

colisão do carrinho 1 com uma parede.). Também experiências com diferentes fatores de elasticidade nochoque, colocando em um dos carrinhos uma mola, ou imãs em ambos os carrinhos de modo a criar umaforça repulsiva e evitar que eles se toquem na colisão, e fita de velcro em ambos, para produzir um choqueperfeitamente inelástico.

III. 3. Outras aplicações

Em geral, todas as experiências que envolvem determinação de velocidades e/ou acelerações podemser beneficiadas por um sistema deste tipo. Por exemplo:

i) determinação da aceleração da gravidade, usando uma régua que contém tarjas pretas regularmenteespaçadas (Fig. 7.a);

ii) determinação da velocidade e da aceleração de um carrinho que se move num plano inclinado.Pode-se colocar sobre o carrinho um interruptor ótico constituído de várias tarjas opacas de modo quecom um único sensor ótico pode-se obter várias medidas das velocidade do carrinho ao longo do tempo;

iii) determinação da velocidade angular e aceleração angular. Para tanto usam-se polias vazadasque permitem a passagem do feixe luminoso (Fig. 7.b).


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Figura 7: Régua tarjada que pode ser usada para medida da aceleração da gravidade (a) e polia que permite fazermedidas de grandezas angulares da cinemática (b). (A régua e a polia não estão na mesma escala.)

Uma experiência especialmente criativa e instrutiva é a investigação da variação do período de umpêndulo simples em função da amplitude, como proposto por Aguiar e Laudares em [AGUIAR,LAUDARES, 2001]. O pêndulo é solto de grandes amplitudes e oscila até parar. O sensor ótico é colocadode modo que é bloqueado quando o pêndulo passa pela posição vertical. O arquivo de dados permite quese extraia a velocidade máxima do pêndulo em cada oscilação e também o período de cada oscilação.Obviamente observa-se que o período só é constante para pequenas amplitudes. Sob o ponto de vista deformação, é muito mais instrutivo instigar o aluno a trabalhar com um problema desta natureza, ainda queele não vá tratá-lo formalmente, do que deixar que ele se acomode decorando uma fórmula que lhe informaqual o período do pêndulo para pequenas amplitudes e nem mesmo se questione como seria para grandesamplitudes. (Será que ele sequer compreende o que significa grandes e pequenas amplitudes?)

IV. Comentários finais

Os principais motivos para a introdução do microcomputador nos laboratórios didáticos de Físicasão seu versátil potencial na aquisição e análise de dados, e sua aplicação em modelagem dos fenômenosfísicos. Nos dias atuais a aquisição pode ser feita a custos muito reduzidos, desde que se disponha de ummicrocomputador e utilize a placa de som do PC como interface analógico/digital. O maior argumento afavor do uso da própria placa de som, ao invés de sistemas externos comerciais usados como “caixas-pretas”, é que pode-se desenvolver todo o sistema de aquisição com a participação direta de alunos eprofessores nas diversas etapas de construção - de hardware a software -, de modo que o microcomputadorassim usado na aquisição automática passa a ser valioso na formação do aluno e não apenas mais uminstrumento de medida no laboratório.

Aqui nos concentramos em medidas de tempo através da entrada digital da porta de jogos domicrocomputador. Fornecemos os elementos técnicos necessários para que os interessados construamseu próprio sistema e apresentamos sugestões de atividades dirigidas para o ensino médio. Nosso objetivomaior é disseminar a idéia de que o microcomputador pode e deve ser levado para dentro do laboratóriode Física. Outras sugestões de aquisição automática de dados, nesta mesma perspectiva construtivista,podem ser encontradas no material que disponibilizamos na web [VEIT et al., 2003] e em várias publicações[AGUIAR, LAUDARES, 2001; AGUIAR, LAUDARES, 2003; CAVALCANTE et al., 2002; HAAG,2001; MONTARROYOS, MAGNO, 2001; MONTARROYOS, MAGNO, 2002].

Agradecimentos:

Ao Prof. Silvio L. S. Cunha, coordenador do Centro de Referência para o Ensino de Física, IF-UFRGS, onde este trabalho tem sido desenvolvido, pelo sistemático apoio que nos tem dado.


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Apêndice

Neste apêndice consta o segmento mais relevante do software para leitura da entrada digital dojoystick, escrito em VISUALBASIC. Este software lê o estado lógico da entrada digital e escreve em umarquivo de dados os valores do contador interno (variável uu), tempo do relógio interno em segundos(variável ta) e o estado lógico da entrada digital (variável yy).

‘**********************************************

‘ abre o arquivo temporal e de leitura

‘**********************************************

ti = Timer ‘ lê o valor do relógio interno

For uu = 1 To xx ‘ contador interno

ji.dwSize = Len(ji)

ji.dwFlags = JOY_RETURNALL

rc = joyGetPosEx(JOYSTICKID1, ji)

mask = 1

For i = 0 To (caps.wNumButtons - 1)

If (ji.dwButtons And mask) Then button(i).Value = 1 Else button(i).Value = 0

mask = mask * 2

If (ji.dwButtons) Then yy = 1 Else yy = 0

ta = Timer – ti ‘ calcula a diferença entre o tempo inicial e o atual

If (GetKeyState(vbKeyA) And KEY_DOWN) Then

End

End If

Next

Write #1, uu, ta, yy ‘ escreve no arquivo de dados os valores das variáveis

Next

Close #1

intPress = MsgBox(“Deseja coletar novos dados?”, vbQuestion + vbYesNo, “NTEF - CREF”)

If (intPress = 7) Then

End

End If

Loop

End Sub


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Referências

AGUIAR, Carlos E. Aquisição de dados com o microfone do PC. Disponível em: http://omnis.if.ufrj.br/~carlos/microfone/restituicao.html. Acesso em 06 fev. 2003.

AGUIAR, C. E.; LAUDARES, F. A. – Aquisição de dados usando Logo e a porta de jogos do PC –Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 23, n. 4, p. 371-380, 2001.

AGUIAR, C. E.; LAUDARES, F. A. – Listening the coefficient of restitution and the gravitationalacceleration of a bouncing ball – American Journal of Physics, v. 71, n. 1, p.1-3, 2003.

CAVALCANTE, M. A.; TAVOLARO, C. R. C. – Projete você mesmo experimentos assistidos porcomputador: construindo sensores e analisando dados – Revista Brasileira de Ensino de Física, SãoPaulo, v. 22, n. 3, p. 421-425, 2000.

CAVALCANTE, M. A. et al. O estudo de colisões através do som – Revista Brasileira de Ensino deFísica – São Paulo, v. 24, n. 2, p. 150-157, 2002.

HAAG, Rafael Utilizando a placa de som do micro PC no laboratório didático de Física – RevistaBrasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 23, n. 2, p. 176-183, 2001.

HAAG, Rafael Software para leitura da porta digital do joystick. Disponível em: http://www.if.ufrgs.br/cref/ntef/software/optovv1.zip. Acesso em 06 fev. 2003.

MONTARROYOS, E.; MAGNO, W. C. – Aquisição de dados com a placa de som do computador –Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 23, n. 1, p. 57-62, 2001.

MONTARROYOS, E.; MAGNO, W. C. – Decodificando o controle remoto com a placa de som do PC –Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 24, n. 4, p. 497-499, 2002.

VEIT, E. A. et al, Novas Tecnologias no Ensino de Física. Disponível em: http://www.if.ufrgs.br/cref/ntef. Acesso em 06 fev. 2003.


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CO-1-129

Verificação da Lei de Boyle utilizando um dispositivo experimental de baixo custo

Mauro Sérgio Teixeira de Araújoa [[email protected]]Valéria Henrique de Oliveirab

aCentro de Ciências Exatas e Tecnológicas (CETEC) Universidade Cruzeiro do Sul – Campus São Miguelb Escola Estadual Prof. Roberto Faggioni – Leste 1 – São Paulo

O objetivo principal desse trabalho é apresentar um arranjo experimental bastante simples e debaixo custo, que pode ser facilmente utilizado em escolas de ensino médio e através do qual é possívelverificar a lei de Boyle com significativa precisão. Neste experimento, a lei de Boyle (PV = cte) pode serconstatada a partir de medições dos valores de pressão (P) e do volume (V) de uma coluna de ar presa nointerior de uma mangueira fina e transparente. Segundo a lei de Boyle, mantendo-se a temperatura de umgás constante observa-se que a pressão e o volume desse gás são grandezas inversamente proporcionais.O conjunto de resultados obtidos para o produto PV forneceu valores aproximadamente constantes, demodo que o valor médio apresentou uma pequena incerteza estatística, possibilitando constatarexperimentalmente a lei de Boyle conforme desejado.

Introdução

Experimentos relacionados aos efeitos da pressão atmosférica remontam a época dos antidosgregos, que se envolveram com questões relacionadas com a existência do vácuo e com conceitos eprincípios de hidrostática (Longuini e Nardi, 2002). Posteriormente, em meados de 1630, na Itália, aobservação de que era impossível para as bombas aspirantes elevar a água até alturas superiores a 10,33m forneceu novas contribuições para a investigação e o estudo do vácuo e da pressão atmosférica(Bassalo, 1996).

Nessa mesma época, no ano de 1643 o italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) realizou umexperimento através do qual evidenciava-se que a pressão exercida pelo ar atmosférico era capaz desustentar uma coluna de 76 cm de mercúrio colocada no interior de um tubo de vidro com uma extremidadefechada. Através de seu experimento Torricelli conseguiu medir a pressão atmosférica, obtendo o valor760 mm de mercúrio ao nível do mar.

Em homenagem às contribuições de Torricelli foi dedicada a unidade de pressão torr , quecorresponde à pressão exercida por um milímetro de mercúrio (mmHg).

Posteriormente, baseado na idéia de Torricelli, o inglês Robert Boyle (1627-1691) produziu umdispositivo que possibilitou medir a pressão do ar confinado em um tubo de vidro, sendo esse um dostrabalhos pioneiros acerca das propriedades de um de gás preso em um recipiente (Chiqueto, 1996). Nessedispositivo procurava-se manter uma certa quantidade de ar confinada no interior de um tubo de vidro,sendo a mesma submetida à pressão gerada por uma coluna de mercúrio. Assim, introduzindo-se umadeterminada quantidade de mercúrio no tubo era possível aplicar uma certa pressão sobre a coluna de ar,cujo valor era controlado por meio da diferença observada entre as duas extremidades da coluna demercúrio.

O dispositivo utilizado por Boyle funciona como um manômetro de tubo aberto, no qual o arinterno recebe outra pressão além da produzida pela coluna de mercúrio, ou seja, a pressão atmosférica,conforme ilustra a figura 1 abaixo.


1308

Figura 1 – Esquema de um manômetro de tubo aberto utilizado para medir a pressão P, onde o gás fica sob ação dapressão atmosférica e da pressão exercida pela coluna de mercúrio h.

Observa-se que uma das extremidades do tubo é aberta enquanto a outra é fechada, permitindo dessamaneira a introdução do mercúrio no tubo. É fácil perceber na figura acima que a pressão atmosférica (P

at)

atua sobre a superfície superior do mercúrio, sendo então transmitida pelo mesmo para a coluna de ar presado lado interno do tubo. Assim, a diferença P – P

at é denominada pressão manométrica (P

man), cujo valor é

igual a rgh, onde r é a densidade do líquido ali colocado, que pode ser o mercúrio ou outro líquido qualquer,g é o valor da aceleração da gravidade e h é a diferença entre os dois níveis do líquido (Tipler, 2000).

Desse modo, a pressão exercida sobre a coluna de ar interno corresponde a soma da pressãoatmosférica (P

at) com a pressão manométrica (P

man = rgh) produzida pela coluna de mercúrio, ou seja:

P = Pat + r g h (1)

Constata-se experimentalmente que o volume da coluna de ar diminui na mesma proporção em quea pressão aumenta e, desse modo, conclui-se que o volume (V) e a pressão (P) são grandezas inversamenteproporcionais e, portanto, sendo duas grandezas inversamente proporcionais o produto entre elas é deve serconstante. Boyle fez essa experiência com o ar, mas o resultado é válido para qualquer gás, desde que suatemperatura seja mantida constante e a pressão não ultrapasse oito atmosferas, conforme indicaram trabalhosposteriores de Hans C. Oersted em 1826 e Henri V. Regnault em 1840 (Bassalo, 1998).

Montagem do arranjo e procedimento experimental

Na montagem do arranjo experimental foram utilizados alguns materiais bem simples, como umatrena, que pode ser substituída por uma fita métrica, uma régua plástica de 30 cm de comprimento, cercade 3 metros de mangueira tipo cristal com 7 mm de diâmetro interno, encontrada facilmente em lojas dematerial de construção, uma rolha de plástico, pedaços de fita adesiva e um pouco de água. Todos essesmateriais foram adquiridos sem maiores dificuldades e a um custo total de aproximadamente R$5,00, demodo que a sua utilização em escolas de nível médio pode ser feita sem maiores dificuldades, mesmo quea mesma não disponha de muitos recursos materiais. Portanto, no caso da proposta elaborada neste trabalho,o fator custo do material não pode ser considerado como um fator de impedimento da sua implementação,


1309

o qual é muitas vezes relacionado aos materiais destinados a laboratórios de Física, sendo apontado emalgumas situações como um elemento que inviabiliza a realização de atividades práticas.

Com os materiais listados acima foi montado o arranjo esquematizado na figura 2 abaixo, ondeinicialmente foi colocada água na mangueira transparente, deixando cerca de 40 cm da mangueira semágua, sendo aproximadamente 20 cm em cada extremidade. Em uma das extremidades da mangueirafixou-se a rolha de plástico, vedando totalmente a passagem do ar e, em seguida, essa extremidade vedadafoi afixada na parede com fita adesiva, juntamente com uma régua de modo que sua origem coincidissecom o início da coluna de ar.

Figura 2 – a) Nível da água igualado nas duas extremidades da mangueira. b) A extremidade aberta da mangueira émovida para cima. c) Nessa situação, a extremidade aberta da mangueira é movida para baixo.

Para iniciar as medidas, fixou-se a extremidade fechada da mangueira na parede utilizando-se umpedaço de fita crepe e, então, posicionou-se sua extremidade aberta de modo a igualar o nível da água nassuas duas extremidades (figura 2a). Desse modo, determinou-se a altura h da coluna de ar correspondentea uma situação inicial na qual a mesma encontrava-se submetida apenas à pressão de uma atmosfera (1atm) produzida pelo ar presente no local, portanto sem o efeito adicional de nenhuma coluna de água.

Movendo-se manualmente e gradativamente a extremidade aberta da mangueira para outras posiçõesacima (figura 2b) e depois para posições abaixo (figura 2c) em relação à configuração inicial, foramanotados os novos valores observados para a altura h da coluna de ar presa na mangueira. Através de umatrena, mediu-se então a diferença Dh entre o novo nível da coluna de água da extremidade aberta emrelação ao nível da água na extremidade fechada da mangueira, uma vez que é a pressão exercida peladiferença entre as essas duas colunas de água que produz as variações no volume da coluna de ar confinada.

Deve-se salientar que na medição da altura h da coluna de ar presa na mangueira é preciso tomar algunscuidados no sentido de se evitar qualquer contato manual com a mesma, procurando-se dessa maneira impedirque a temperatura da coluna de ar seja modificada, prejudicando ou mesmo invalidando o experimento, umavez que a Lei de Boyle é válida para o caso da temperatura do gás em estudo ser mantida constante.


1310

Uma vez que a montagem proposta utiliza água ao invés do mercúrio, o experimento pode serrealizado sem maiores riscos para os estudantes.

Resultados experimentais

Através de um barômetro de coluna de mercúrio mediu-se a pressão atmosférica local (704 mmHg), sendo este valor convertido em outra unidade visto que a medida da pressão obtida através dobarômetro é dada em mm de Hg (mercúrio) e o experimento proposto foi realizado com água por medidade segurança e de custo. Assim o fator de conversão para o valor da pressão é a razão entre a densidade domercúrio (r

Hg= 13,6 g/cm3) e a densidade da água (r

água= 1.0 g/cm3), ou seja:

Pressão em cm de H2O = Pressão em cm de Hg (1)

Por sua vez, considerando-se a forma cilíndrica da mangueira transparente calculou-se o volumede ar preso na mangueira através da seguinte expressão:

V = p r2h (2)

Na equação (2), h é a altura da coluna de ar, conforme ilustra a figura 2, e r é o raio da mangueira,cuja medida com um paquímetro forneceu o valor r = 0,35 ± 0,01 cm.

Assim, calculando-se o volume da coluna de ar (em cm3) e seguindo o procedimento descritoanteriormente, foram obtidos os dados experimentais apresentados na Tabela 1 mostrada abaixo. Os valorespositivos de Dh indicam que a extremidade aberta da mangueira foi posicionada acima do local em que seencontrava quando da marcação do nível inicial de referência, no qual o nível da água nas duas extremidadesda mangueira era igual, sendo os valores negativos correspondentes a posicionamentos da extremidadeaberta abaixo dessa posição inicial.

Tabela 1 – Valores experimentais da altura da coluna de ar e do produto PV obtidos para diversos deslocamentos damangueira.


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Portanto, para verificar a validade da lei de Boyle através do experimento proposto foi calculado ovalor médio do produto PV obtido em cada uma das treze medições e o respectivo desvio padrão da médiacomo sendo a medida da incerteza associada (Vanin, 1991), obtendo-se então como resultado:

(3)

Observa-se a partir da Tabela 1 e do resultado acima que os valores do produto PV são bastantereprodutíveis, sendo a incerteza muito pequena de modo que o erro relativo encontrado foi de apenas 0,15%. Este resultado permite concluir com facilidade que é válida a Lei de Boyle nas condições do experimentorealizado, onde a temperatura do ar confinado no interior da coluna de ar foi mantida constante.

Análise e Conclusão

Apesar de ser um arranjo experimental muito simples e de baixo custo (aproximadamente cincoreais), os dados obtidos permitiram verificar, de maneira bastante satisfatória, a validade da Lei de Boylepara a coluna de ar presa na mangueira. Os valores obtidos para o produto PV apresentaram pequenasflutuações estatísticas, de modo que a previsão teórica para a constância do produto PV pode ser facilmenteverificada, conforme mostra o resultado final do valor médio de PV, que apresenta uma incerteza relativade apenas 0,15 %.

Portanto, a despeito da simplicidade do dispositivo, o resultado final obtido comprova a eficiênciado arranjo experimental proposto e do procedimento adotado, sendo fácil sua adaptação para o contextodas escolas de ensino médio, uma vez que a carência de infra-estrutura, observada principalmente na redepública, não constitui um entrave para a realização da atividade prática aqui proposta, que permite umaabordagem experimental motivadora capaz de propiciar, conforme pode ser constatado em aulas práticasrealizadas com turmas de alunos de ensino médio de uma escola pública, uma maior participação eenvolvimento dos estudantes no processo de ensino-aprendizagem.

Bibliografia

BASSALO, J. M. F.; Nascimentos da Física, Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 20, n. 1, 1996.

BASSALO, J. M. F.; Nascimentos da Física, Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 18, n. 2, 1998.

CHIQUETTO, M.; VALENTIM, B.; PAGLIARI, E.; Física, volume 2, São Paulo: Editora Scipione, 1996

LONGUINI, M. D.; NARDI, R. “Origens históricas e considerações acerca do conceito de pressãoatmosférica”. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 19, n. 1, 2002.

TIPLER, P. A.; Física, 4ª edição, volume 1, Rio de Janeiro: LTC Editora S.A., 2000

VANIN, V. R.; Tratamento Estatístico de Dados em Física Experimental, São Paulo: Editora EdgardBlücher Ltda, 1991.


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