Versão On-line ISBN 978-85-8015-076-6Cadernos PDE

OS DESAFIOS DA ESCOLA PÚBLICA PARANAENSENA PERSPECTIVA DO PROFESSOR PDE

Artigos

PROPAGAÇÃO DE INFORMAÇÃO ATRAVÉS DA FIBRA ÓPTICA: PROPOSTA DE ENSINO UTILIZANDO MAPAS CONCEITUAIS COM ALUNOS DO ENSINO MÉDIO

Sonia Mara Firman Witkovski1

Sandro Aparecido dos Santos2

RESUMO O presente artigo tem por objetivo mostrar uma proposta que explora os conceitos físicos relacionados à fibra óptica, com uso de mapas conceituais, visando disseminar o conhecimento das tecnologias que revolucionaram as telecomunicações, integrando as atividades do Programa de Desenvolvimento Educacional (PDE) do Estado do Paraná. Ela foi desenvolvida com alunos do 2.º Ano do Ensino Médio do Colégio Estadual Manoel Ribas – Guarapuava – PR. Justifica-se o presente estudo pela necessidade de se rever o Ensino de Física, muitas vezes centrado em aulas expositivas e discursivas, com a proposição de exercícios repetitivos, quando deveria ser mais atrativo para o aluno e menos entediante para eles e para o próprio professor. Diversas ações foram realizadas, como pesquisa, debate, produção textual e experimentos, com destaque para a confecção de mapas conceituais. Esta última atividade foi a que conseguiu despertar maior interesse dos alunos. Conclui-se que o Ensino da Física pode e deve ser incrementado com a Física Moderna e Contemporânea, pois elas vêm preencher algumas lacunas da Física Clássica e podem proporcionar uma maior compreensão para os alunos dos fenômenos físicos, contribuindo, assim, para a formação do cidadão contemporâneo, crítico, criativo, conhecedor das novas tecnologias e de suas aplicações.

PALAVRAS-CHAVE: Física. Fibra óptica. Ensino Médio. Mapas Conceituais.

I INTRODUÇÃO

O foco do presente artigo foi a intervenção pedagógica efetivada com 20

alunos do 2.º Ano do Ensino Médio do Colégio Estadual Manoel Ribas –

Guarapuava – PR. Integrando as atividades do Programa de Desenvolvimento

Educacional (PDE 2010), promovido pela Secretaria Estadual de Educação no

Estado do Paraná, este trabalho representa a quarta e última etapa do Programa. O

1 Professora de Física da rede pública estadual de ensino do Paraná. Especialista em Matemática e Psicopedagogia, pela Universidade Estadual do Centro-Oeste – UNICENTRO – PR., Professora PDE-2014. 2 Professor Adjunto do Departamento de Física da UNICENTRO. Doutor em Ensino de Ciências pela Universidade de Burgos - Espanha. Vice Coordenador do Programa de Pós-Graduação - Mestrado Profissional em Ensino de Ciências e Matemática.

mesmo foi criado pela Lei Complementar nº 103/2004, de 15 de março de 2004,

para proporcionar Formação Continuada aos educadores das escolas públicas

estaduais do Paraná.

Iniciando as atividades em 2013, foi elaborado um Projeto de Pesquisa, cujo

objetivo consistia em explorar os conceitos físicos relacionados à fibra óptica,

visando disseminar o conhecimento das tecnologias que revolucionaram as

telecomunicações.

Constata-se, no cotidiano das escolas, que muitas vezes o Ensino de Física é

feito de forma tradicional, embasado na Física Clássica. No entanto, é preciso inserir

mais a Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio. De acordo com

Ostermann e Moreira (2000), esse ensino é possível, para que os alunos

desenvolvam atitudes a partir do entendimento dos conceitos físicos trabalhados. Os

mesmos autores salientam que, embora possam surgir dificuldades no ensino-

aprendizagem da Física Moderna, isso também acontece (ou aconteceu) com a

Física Clássica. Se o professor estiver preparado e dispuser de bons materiais

didáticos, os alunos certamente vão aprender os novos conteúdos.

Justifica-se o presente estudo pela necessidade de desenvolver novas

práticas metodológicas, revendo as práticas pedagógicas no Ensino de Física, para

que o aprendizado seja significativo para os alunos. À luz da teoria de Ausubel,

pode-se afirmar que “a aprendizagem significativa é o processo através do qual uma

nova informação (um novo conhecimento) se relaciona de maneira não arbitrária e

substantiva (não literal) à estrutura cognitiva do aprendiz”. (MOREIRA, 2014, p. 1)

De acordo com os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCNs), a condição

essencial para proporcionar ao aluno uma aprendizagem significativa consiste em

investir em ações que aumentem a disponibilidade do aluno para aprender.

Exemplificando, isso é o que acontece quando o aluno consegue relacionar os

conhecimentos que já possui sobre determinado assunto e o que está aprendendo

sobre o mesmo. (BRASIL, 1998)

Para Pelizzari (2014, p. 2), existem duas condições para que a aprendizagem

seja significativa. A primeira delas é a disposição do aluno para aprender realmente,

e não apenas memorizar um conteúdo, o que caracteriza a aprendizagem mecânica.

O segundo requisito é que o conteúdo a ser aprendido seja bastante significativo,

lógica e psicologicamente. A autora esclarece que o significado lógico só depende

da natureza do conteúdo escolar, enquanto que o significado psicológico é uma

experiência que cada aluno tem. Cada um seleciona os conteúdos em significativos

ou não significativos para ele.

Desse modo, o foco central da problematização da pesquisa é o seguinte

questionamento: “Explorar os conceitos físicos relacionados à fibra óptica com o

auxilio de atividades colaborativas e mapas conceituais podem contribuir para um

aprendizado mais significativo?”.

Assim, procurou-se proporcionar aos alunos um ensino sobre fibra óptica,

de modo a facilitar o seu aprendizado. Para concretização dos objetivos específicos

estabelecidos no Projeto de Pesquisa, foram utilizadas algumas estratégias como:

leituras; debates ou seminários; estudo dirigido – pesquisa bibliográfica;

experimentos sobre propagação da luz, refração, ângulo limite e reflexão; produção

textual e confecção de mapas conceituais.

Moreira (2000, p. 1) menciona que esses mapas, também conhecidos como

mapas de conceitos, “são propostos como uma estratégia potencialmente

facilitadora de uma aprendizagem significativa.” Os mesmos, segundo o autor, “são

apenas diagramas indicando relações entre conceitos, ou entre palavras que

usamos para representar conceitos”.·.

Os resultados da intervenção pedagógica são detalhados no presente artigo,

que está composto pela Introdução; Desenvolvimento (Revisão Teórica que aborda

o ensino de Física em geral e, mais particularmente, as fibras ópticas; Aprendizagem

Significativa e Mapas Conceituais); Procedimentos Metodológicos; Resultados

Obtidos; e Considerações Finais.

II REVISÃO DA LITERATURA

2.1 O Ensino de Física

A Física é uma Ciência, como se sabe. Penteado e Torres (2005, p. 3)

esclarecem que “Ciência significa ‘conhecimento’. Ela resulta de um processo de

observação, estudo e tentativa de explicar o ambiente em que vivemos”.

Segundo os autores já mencionados, a Física é fundamental para as outras

ciências e a tecnologia: “A Física (do grego physiké) pode ser considerada a base de

todas as outras ciências e da tecnologia, pois estuda os componentes básicos de

um determinado fenômeno e as leis que governam suas interações”. (PENTEADO &

TORRES, 2005, p. 3)

Para Moreira (2006, p. 91), a Física é “[...] uma construção humana

espetacular, presente em toda parte e, particularmente, na natureza científica do

homem, isto é, na sua permanente tentativa de dominar, construindo e testando

modelos do universo em que vive [...]”.

Entretanto, seu ensino é difícil, conforme Medeiros e Medeiros (2006, p. 47):

“O ensino da Física nas escolas e nas universidades não tem parecido ser uma

tarefa fácil para muitos professores.” Dentre os motivos para essa dificuldade, os

autores mencionados citam os seguintes: a disciplina envolve muitos conceitos,

alguns muito abstratos, ligados à Matemática: os materiais trabalhados muitas vezes

não alcançam os sentidos humanos, como as partículas subatômicas, corpos com

altas velocidades e processos demasiadamente complexos. Isso tudo contribui para

o desinteresse do aluno, traduzido pelo tédio ou até mesmo pelo ódio de Física.

No mesmo sentido, Moreira (2006, p. 91) corrobora, afirmando que “a Física é

considerada, na escola, uma matéria difícil, pouco motivadora, aprendida

mecanicamente”. A causa, segundo o autor mencionado, é a necessidade de

atualização ou de reformulação da grade curricular.

Como se sabe, geralmente o campo de estudo da Física Clássica é formado

por cinco segmentos: Mecânica, Termologia, Óptica, Ondas e Eletromagnetismo. Já

a Física Moderna, surgida em princípios do século XX, estuda os seguintes tópicos:

relatividade, estrutura atômica, física da matéria condensada, Física Nuclear,

partículas elementares e Astrofísicas. (PENTEADO & TORRES, 2005) Conforme

Moreira (2006), o ensino da Física é quase só Mecânica, e sempre se inicia pela

Cinemática, provavelmente um dos conteúdos menos indicados para iniciar a

aprendizagem da disciplina, juntamente com a Estática e a Dinâmica. A sugestão do

autor é que o ensino-aprendizagem de Física tenha início com tópicos

contemporâneos, que certamente serão mais apropriados do que os tradicionais

temas.

Com o advento da Física Moderna, foram preenchidas muitas lacunas

existentes na Física Clássica, como salientam Melhorato e Nicoli (2012, p. 3311-1):·.

O surgimento da física moderna possibilitou a compreensão de muitos fenômenos em que a física clássica falhava. Seu advento possibilitou responder como está organizada a matéria, e com isso, desenvolver inúmeras tecnologias que facilitam o cotidiano do ser humano, entre tantas, a eletrônica.

No entanto, observa-se que a Física Clássica ocupa lugar privilegiado na sala

de aula, deixando a Física Moderna Contemporânea (FMC) em segundo plano ou,

mesmo, de lado. Segundo pesquisas conduzidas por Monteiro, Nardi e Bastos Filho

(2009), os professores fogem à FMC devido ao seu formalismo matemático, que

impede seu ensino no Ensino Médio. Esse ponto de vista, reducionista, conforme os

autores, também impede a percepção de que essa disciplina pode favorecer uma

educação científica crítica e emancipatória, além de poder ser ensinada/aprendida

em articulação com a cultura.

De acordo com Kawamura e Hosoume (2006), um primeiro aspecto a

destacar é que os objetivos de Física não eram discutidos, na Física Clássica. O

professor se limitava a ensinar conhecimentos, e isso não é educar, então, a

situação precisava mudar.

No mesmo sentido, Freire (1995, p. 25) afirma que “Saber ensinar não é

transmitir conhecimento, mas criar as possibilidades para a sua própria produção ou

a sua construção”. O aluno, então, deve ser capaz de produzir conhecimento, de

construí-lo, e não apenas recebê-lo, como se fosse um receptáculo.

Além da falta de planejamento, de estabelecimento de metas no ensino da

Física Clássica, há um segundo aspecto:

Um segundo aspecto da mudança necessária, e fácil de ser constatado ao analisarmos os livros didáticos tradicionais, diz respeito à ausência neles de muitos dos conhecimentos necessários à compreensão do mundo contemporâneo. (KAWAMURA & HOSOUME 2006, p. 11)

Para os autores, estão faltando nos livros didáticos, por exemplo, dentre

outros, alguns conhecimentos de Física necessários para compreender as

telecomunicações, internet, telefonia celular, ou a contribuição da Física para os

diagnósticos médicos, ou ainda, a Física dos fenômenos ambientais. (KAWAMURA

& HOSOUME, 2006)

Mas, mesmo que a Física Moderna não esteja explícita no dia-a-dia das salas

de aula de Ensino Médio, as suas aplicações estão presentes nas tecnologias

usadas pelos alunos, na escola ou fora dela. Melhorato e Nicoli complementam:

A dinâmica das inovações tecnológicas aproxima cada vez mais o indivíduo do mundo atômico, ou seja, da física moderna. Deste modo, o professor exerce papel fundamental para que o ensino de física moderna seja inserido

no Ensino Médio de modo eficiente, contribuindo para a formação de um cidadão contemporâneo. (MELHORATO & NICOLI, 2012, p. 3311-1)

Isso é o que se espera da educação: a formação de cidadãos conscientes e

comprometidos com a construção de uma sociedade sustentável. Para tanto, é

preciso formar o professor, pois os estudos realizados por Monteiro, Nardi e Bastos

Filho (2009), também revelaram que os professores não estavam preparados para

lecionar FMC. É preciso instrumentar o professor, e outro não é o objetivo da

legislação e da política educacional: a melhoria da educação. De acordo com a Lei

de Diretrizes e Bases da Educação Nacional, art. 35, são objetivos do Ensino Médio:

I. a consolidação e o aprofundamento dos conhecimentos adquiridos no ensino fundamental, possibilitando o prosseguimento de estudos; II. a preparação básica para o trabalho e a cidadania do educando, para continuar aprendendo, de modo a ser capaz de se adaptar com flexibilidade a novas condições de ocupação ou aperfeiçoamento posteriores; III. o aprimoramento do educando como pessoa humana, incluindo a formação ética e o desenvolvimento da autonomia intelectual e do pensamento crítico; IV. a compreensão dos fundamentos científico-tecnológicos dos processos produtivos, relacionando a teoria com a prática, no ensino de cada disciplina. (BRASIL, 1996)

De acordo com o Art. 36 da Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional

(Lei 9.394/96), os conteúdos do Ensino Médio devem enfatizar a educação

tecnológica básica, levando os alunos a compreender o significado da Ciência, das

letras e das artes, dentre outros. (BRASIL, 2012) Nada melhor do que a disciplina de

Física para contribuir nesse sentido, tornando os alunos não apenas conhecedores

das tecnologias contemporâneas, mas também usuários delas.

Portanto, no ensino de Física, o professor pode incrementar a Física Clássica,

ministrando conteúdos de Física Moderna Contemporânea. Assim estará colocando

seus alunos em sintonia com seu tempo, sincronizados com os avanços

tecnológicos e científicos e suas aplicações. Deixando de lado as aulas meramente

expositivas, o professor de física pode utilizar hardwares e softwares para

enriquecer suas aulas, coordenar pesquisas, debates, estudos dirigidos, confecção

de mapas conceituais, experimentos científicos e outras atividades.

No entanto, Borges enfatiza que:

a introdução de atividades práticas nos cursos de Física e de Ciências não resolve as dificuldades de aprendizagem dos estudantes, se continuarmos a

tratar o conhecimento científico e suas observações, vivencias e medições como fatos que devem ser memorizados e aprendidos, ao invés de eventos que requerem explicação. (BORGES, 2006, p. 44)

Assim, as atividades práticas devem ser planejadas, ter um objetivo, além de

levar em consideração os conhecimentos prévios dos alunos. Da mesma forma,

pode-se dizer que as tecnologias, usadas sem objetivos, por si sós, também não

resolvem problemas de aprendizagem.

Medeiros e Medeiros (2006, p. 46) afirmam que “é preciso assinalar que a

simples utilização da Informática não garante que os estudantes tenham uma boa

aprendizagem”. Importa compreender que as modernas e contemporâneas

tecnologias devem estar presentes na sala de aula ou no ensino de Física, no caso,

7 mas o professor não pode faltar, estabelecendo objetivos, fazendo a mediação,

esclarecendo, complementando.

Mesmo sem tecnologias, oportunizando novas estratégias de Ensino de

Física, tais como a experiência científica e os Mapas Conceituais, o professor pode

proporcionar aos alunos uma melhor condição de aprendizagem significativa.

2.1.1 Aprendizagem Significativa em Física

O trabalho desenvolvido em sala de aula pelo professor pode resultar em um

conhecimento estéril ou em uma aprendizagem significativa para o aluno. Vygotsky

(2001) afirmava: o ensino direto de conceitos é estéril. O professor que adotar essa

forma de ensinar vai ter como retorno dos alunos apenas um falso conhecimento,

uma memorização de conceitos sem significado. Trata-se da aprendizagem

superficial. Segundo Santos (2014), esta acontece quando o aluno aprende apenas

para a prova, e não para a vida. Em oposição a essa aprendizagem superficial, há a

aprendizagem profunda, que acontece quando o aluno quer compreender o

significado daquilo que aprende, ligando o conteúdo novo com aquilo que já

aprendeu antes, com as suas vivências. Isso faz com que o aluno avaliar sua

aprendizagem, até conseguir compreender o conteúdo, interagindo com o mesmo.

Assim, quando se adota a aprendizagem com significado, os resultados são

outros. De acordo com Ausubel (1963, p. 58 apud MOREIRA, p. 1), “a aprendizagem

significativa é o mecanismo humano, por excelência, para adquirir e armazenar a

vasta quantidade de ideias e informações representadas em qualquer campo de

conhecimento”.

Moreira (2014) afirma que, enquanto a aprendizagem significativa se

desenvolve, o significado lógico do material de aprendizagem vai adquirindo um

significado psicológico para o aprendiz. De acordo com a teoria de Ausubel,

nesta aprendizagem, as ideias expressas de forma simbólica relacionam-se aos

conhecimentos que o aluno já possui, em uma relação não arbitrária, não literal.

(AUSUBEL, NOVAK & HANESIAN apud MOREIRA, 2014)

Por sua vez, Brasil (2012) ressalta que a aprendizagem deve ser um

“processo de apropriação significativa” dos conteúdos, ao invés de restringir-se

apenas à decoreba, à repetição, à simples memorização. O autor também propõe a

problematização.

No mesmo sentido, Santos diz que o professor deve desafiar os conceitos

que os alunos já dominam, e problematizar, pois:

Quando problematizamos, abrimos as possibilidades de aprendizagem, uma vez que os conteúdos não são tidos como fins em si mesmos mas como meios essenciais na busca de respostas. Os problemas têm a função de gerar conflitos cognitivos nos alunos (desequilíbrios), que provoquem a necessidade de empreender uma busca pessoal. (SANTOS, 2014, p. 4)

3 METODOLOGIA

A proposta foi desenvolvida no Colégio Estadual Manoel Ribas, localizado no

Município de Guarapuava – PR. Estava previsto a participação de quatro turmas de

alunos de 2.º do Ensino Médio, sendo duas com o Projeto e duas sem o Projeto. No

entanto, aquela instituição de ensino adotava o sistema de Blocos (com quatro aulas

semanais) e, no início de 2014, retirou o Bloco, e ficaram apenas duas aulas

semanais de Física. Também devido à distribuição de aulas, foi possível trabalhar

apenas com uma turma do Ensino Médio.

Assim sendo, foram sujeitos da pesquisa trinta alunos do 2.º Ano do Ensino

Médio, sendo que apenas vinte responderam as questões nos meses de fevereiro

(Pré-Teste) e em julho do corrente ano (Pós-Teste) e devolveram o questionário.

Nesse Pré-Teste, as questões eram fechadas e abertas, ou seja, objetivas e

subjetivas. No levantamento inicial dos conhecimentos dos alunos em Física, foram

propostas apenas 8 questões mistas, ou seja, 3 questões de múltipla escolha e 5

descritivas. O diagnóstico prévio, portanto, foi a primeira ação realizada.

Após o Pré-Teste, foram propostas 7 atividades, sendo: leitura de um texto e

debate; pesquisas relacionadas ao tema - estudo dirigido; debate em sala de aula;

atividade experimental sobre refração, reflexão, angulo limite, índice de refração;

abordagem teórica – com vídeos sobre o tema fibra óptica; produção de texto e

construção de mapas conceituais, com base na teoria da aprendizagem significativa,

elaborada pelo pesquisador norte-americano David Paul Ausubel. Finalizando o

trabalho, foi proposto o Pós-Teste.

Algumas atividades (Pré-Teste e Pós-Teste) foram feitas individualmente

pelos estudantes, sendo estes citados como E1, E2, E3 e assim sucessivamente,

para preservar suas identidades. Nas atividades práticas de Laboratório, bem como

nas pesquisas bibliográficas, foram formados grupos de 4 ou 5 alunos, sendo os

mesmos citados como G1, G2, G3 e G4.

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

O pré-teste objetivou identificar o conhecimento do educando sobre

tecnologias recém-desenvolvidas em relação às fibras ópticas no mundo das

telecomunicações. Esse conhecimento é importante, como destacam Penteado e

Torres (2005, p. 3): “O conhecimento dos conceitos relacionados à Física pode

proporcionar um melhor entendimento dos fenômenos naturais e das inúmeras

aplicações práticas desses conceitos [...]”.

Segundo Borges (2006), para facilitar a aprendizagem e a compreensão de

conceitos, a atividade deve concentrar-se apenas nos aspectos desejados. Deve ser

feito um bom planejamento, considerando as ideias prévias dos alunos sobre o tema

a ser estudado. Diz o autor: “Ao desenvolver tais atividades, o professor deve ter em

mente que aquilo que qualquer pessoa observa depende fortemente de seu

conhecimento prévio e de suas expectativas.” (BORGES, 2006, p. 37) Daí a

importância do pré-teste realizado, que mostrou o nível de conhecimentos dos

alunos.

Constatou-se que os alunos sentiram muita dificuldade em responder às

questões propostas, versando sobre luz, som, ano-luz, tecnologias. Além disso, a

maioria demonstrou desconhecer principalmente os significados de velocidade da

luz, raio laser, fibra óptica e sua aplicação.

Complementando essas informações, Tipler e Mosca afirmam que:

As fibras ópticas possuem muitas aplicações na medicina e nas comunicações. Na medicina, a luz é transmitida ao longo de finas fibras para se enxergar vários órgãos internos sem a necessidade de cirurgia. Nas comunicações, a taxa na qual a informação pode ser transmitida está relacionada à frequência do sinal. Em um sistema de transmissão usando luz de frequência da ordem de 1014 Hz pode ser transmitida informação em uma taxa muito mais elevada do que em um sistema usando ondas de radio, que possui frequências da ordem de 106 Hz. Nos sistemas de telecomunicações, uma única fibra com a espessura de um fio de cabelo humano pode transmitir informação de áudio ou vídeo equivalente a 32.000 vozes falando simultaneamente. (TIPLER & MOSCA, 2006, p. 386)

O conceito mais “conhecido” foi o de velocidade da luz. Com isso, ficou

demonstrado que os alunos necessitavam de informações sobre a fibra óptica e

suas aplicações nas telecomunicações. Das 8 questões apresentadas, conforme a

Tabela 1, a maioria dos alunos errou as questões objetivas.

TABELA 1 – Resultados dos testes efetuados com alunos do Manoel Ribas

Alunos

Pré-Teste Pós-Teste

Respostas corretas

Respostas erradas

Respostas corretas

Respostas erradas

E1 4 4 7 1

E 2 5 3 7 1

E 3 5 3 6 2

E 4 5 3 7 1

E 5 5 3 7 1

E 6 6 2 8 0

E 7 6 2 8 0

E 8 5 3 7 1

E 9 5 3 7 1

E 10 5 3 7 1

E 11 5 3 7 1

E 12 5 3 8 0

E 13 5 3 7 1

E 14 5 3 7 1

E 15 5 3 7 1

E 16 5 3 8 0

E 17 5 3 7 1

E 18 5 3 7 1

E 19 5 3 8 0

E 20 5 3 8 0

FONTE: FIRMAN, 2014.

A segunda atividade consistiu na leitura do texto “E se alguém viajasse acima

da velocidade da luz?”. Após a leitura foi realizado um debate, que proporcionou um

despertar para a importância da velocidade da luz, até então desconhecida pelos

alunos. O tema lido propiciava reflexões e questionamentos sobre a importância do

comportamento da luz e, de um modo geral, destacou-se a importância da mesma

para a tecnologia atual. Optou-se pelo debate porque este contribui para a

aprendizagem. Nevado et al (2007) afirmam que “aprender requer um movimento

que surge da dúvida, da incerteza, implicando em busca de alternativas, de debates

de trocas”.

Segundo Kawamura e Hosoume (2006, p. 17), “Discussão, reflexão, troca de

experiências e vivências são as tarefas de sempre, mas prioritárias no momento. [...]

a garantia de sucesso para a empreitada é nunca perder de vista o objetivo último

da cidadania desejada, uma cidadania consciente, atuante e solidária”.

A Atividade 3 foi um Estudo Dirigido. Atendendo ao objetivo especifico de

motivar o interesse e a curiosidade dos alunos através de pesquisas, leituras de

artigos científicos e não científicos, na terceira ação os alunos fizeram pesquisas em

diversas fontes de investigação sobre “Tecnologia e a vida no cotidiano”.

Posteriormente, cada grupo apresentou o resultado para o grande grupo, por meio

de síntese ou seminário. Desse modo, cada equipe pode proporcionar aos outros

alunos o conhecimento adquirido, de forma expositiva. Destaque-se que alguns

grupos entregaram o trabalho manuscrito, e outros, digitalizado, impresso.

Também foi questionado: Como os cientistas chegaram ao valor da

velocidade da luz? Os alunos pesquisaram para encontrar a resposta. Esta atividade

não despertou muito interesse; os alunos apresentaram em forma de leitura, para os

colegas, sem muito entusiasmo. Por outro lado, foi citada a relatividade, a qual gerou

algumas perguntas, que foram esclarecidas pela professora.

A atividade 4 foi um debate sobre o texto “Tecnologia: não se pode viver sem

ela”. (Disponível em: <http://hightechcyber2.blogspot.com.br/2013/06/tecnologia-nao-

se-pode-viver-sem-ela.html>) Esperava-se que os alunos percebessem a relação

existente entre a luz e o desenvolvimento das tecnologias, refletindo sobre as

tecnologias que o circundam, o desenvolvimento e a importância delas para a vida

humana. Assim, questionou-se: “Que relação existe entre luz e o desenvolvimento

das tecnologias”? Após a leitura do texto “Tecnologia: não se pode viver sem ela”, os

alunos falaram muito sobre as tecnologias que eles utilizam tais como: internet e

celular. Alguns citaram as tecnologias que tinham ouvido falar: laser, raio x, exames

de ressonância magnética e fibra óptica.

Endossando as palavras de Kawamura e Hosoume (2006, p. 17), sabia-se de

antemão que “importa o desenvolvimento de atividades que solicitem dos alunos

várias habilidades, entre elas, o estabelecimento de conexões entre conceitos e

conhecimentos tecnológicos, o desenvolvimento do espírito de cooperação, de

solidariedade e de responsabilidade”.

Na ação 4 também era esperado que os alunos percebessem a tecnologia

não como um divertimento, mas sim como um desenvolvimento extremamente

importante para diversas áreas do conhecimento, como a medicina e as

telecomunicações.

O objetivo específico desses estratagemas também consistia em motivar o

interesse e a curiosidade dos alunos através de pesquisas, leituras de artigos

científicos e não científicos. Após essa ação, a próxima foi mais prática.

Para Penteado e Torres (2005, p. 3), “Ciência é criatividade, é aprender a

fazer.” Assim, no rol de ações a serem desenvolvidas com os alunos, não poderia

faltar a experimentação científica. Em atendimento ao objetivo de realizar atividades

sobre óptica geométrica e outros conceitos, a Atividade 5 despertou mais interesse,

sendo feitas experiências sobre refração da luz, reflexão da luz, a luz que faz curva,

reflexão total, ângulo limite. Finalizando essa ação, em grupo, os alunos elaboraram

um pequeno relato do experimento.

Experimento1: este experimento foi utilizado para demonstração,

evidenciando a refração. O material utilizado foi um copo transparente com água e

lápis, O procedimento foi colocar o lápis dentro do copo com metade com água, e

observar que ele, aparentemente, mostra-se quebrado.

Conforme o relato do G4, os alunos entenderam que:

Isso acontece porque a velocidade da luz no ar e na água são diferentes, e que a luz ao mesmo tempo em que atravessa a água ela reflete seus raios de luz; por todos esses fatores juntos é que temos a impressão de que o lápis está quebrado.

Experimento 2: o experimento consistiu em colocar água em um pequeno

aquário transparente, um pouco de açúcar, para que a água ficasse mais densa, e

incidir o raio do laser (verde). Posicionando o laser no aquário, verificou-se a

reflexão total.

Com essa experiência, os alunos entenderam que “o feixe de luz que vai é o

refletido e o que volta é o refratado. Funciona como um transferidor”. Assim relatou

G2.

Experimento 3: para este experimento foi utilizado um disco graduado, cilindro

de acrílico, semicírculo, laser. Ao incidir o laser no disco passando pelo acrílico pode

ser comprovada a lei de Snell, que posteriormente foi trabalhado em sala de aula em

forma de exercícios.

Experimento 4: retas e curvas. O material utilizado foi um copo transparente,

papel listrado (diagonal) e água. O procedimento foi colocar água no copo, e o papel

atrás do mesmo. Demonstrou que a luz muda sua trajetória, formando uma nova

imagem.

Segundo o relato dos alunos, essa experiência:

teve como base a refração e utilizamos um copo como meio transparente que permitiu a passagem da luz do ambiente descrevendo trajetórias regulares e bem definidas, utilizamos também folhas listradas, e um papel com palavras invertidas. Colocamos um copo com água próximo às figuras, o copo com água serviu como uma lente que aumentava a figura e invertia as palavras, deixando-as corretamente. (G1)

Experimento 5: a luz que faz curva. O procedimento consistiu em colocar

água em uma garrafa transparente de pet, fazer um furo na tampa da garrafa.

Colocar um pedaço de canudo (comum, de refrigerante) na garrafa (passando do

meio da garrafa), para a água sair. Neste momento é colocado o laser, após abrir a

tampa da garrafa. A luz aparece em forma de zigue-zague, sofrendo reflexão total. A

luz bate na parede do canudo e volta - esse é o principio do cabo de fibra óptica.

Dentro do cabo de fibra óptica a luz passa a fazer curvas, se refletindo na parede do

cabo.

Experimento 6; um cabo de fibra óptica de 4 m, e laser. Consistiu em colocar

o laser na ponta do cabo e verificar que, mesmo com o cabo todo enrolado, a luz

saiu na outra ponta do cabo. Assim, ficou demonstrado como a luz percorreu o

espaço dentro do cabo.

Após as experiências cada aluno produziu um relatório das atividades, e sua

conclusão. Se no pré-teste a maioria dos alunos afirmou desconhecer conceitos de

fibra óptica, dentre outros, no relatório das experiências um grupo explanou que

essa fibra “nada mais é que um pedaço de vidro ou material polimérico mais fino que

um fio de cabelo, capaz de transmitir luz rapidamente”. (G1)

Justifica-se o uso de experiências, pois, segundo Borges (2006, p. 37), pois

“A aquisição de habilidades práticas e técnicas de laboratório é um objetivo que

pode e deve ser almejado nas atividades práticas.” O autor salienta que as

atividades práticas não sanam as dificuldades de aprendizagem dos alunos se o

professor considera como fatos os conhecimentos científicos, solicitando sua

memorização. O correto é que os considere como eventos que necessitam de uma

explicação.

Para que as atividades práticas sejam efetivas em facilitar a aprendizagem, devem ser cuidadosamente planejadas, levando-se em conta os objetivos pretendidos, os recursos disponíveis e as ideias previas dos estudantes

sobre o assunto. (BORGES, 2006, p. 44)

Para os alunos, as experiências no Laboratório foram importantes. Segundo

G2, o trabalho prático deles sobre refração e reflexão “ficou razoável”. G3

demonstrou entusiasmo porque as professoras do Núcleo Regional de Educação de

Guarapuava “fotografaram nossa experiência e gostaram muito”. Mais entusiasta foi

G4, afirmando que:

Foi um trabalho legal, apesar de que se tivéssemos mais força de vontade seria melhor. Foi uma experiência muito boa para nós, apresentar de uma forma diferente, foi melhor que apresentar para a turma inteira. Parabéns para a professora Sonia, a ideia dela foi muito boa.

Assim, devido à existência do Laboratório de Ciências no Colégio, foi possível

realizar as práticas, que foram proveitosas e esclarecedoras para os alunos.

Como sexta atividade com os alunos, procedeu-se a uma abordagem teórica

sobre o tema “Fibra óptica: mundo das telecomunicações”. Foi ministrada uma aula

expositiva, utilizando recursos audiovisuais (vídeo Globo Ciências: Fibra óptica; TV

multimídia, revisando e discutindo o tema apresentado). Essa atividade tinha como

objetivo motivar os alunos, por meio do ensino do tema fibra óptica, e o mesmo foi

atingido, pois houve interesse e participação na aula.

A ação de nº 7 consistiu em uma produção textual sobre fibras ópticas, na

qual os alunos deveriam discorrer sobre a história das mesmas, as vantagens e

desvantagens que apresentam, bem como as suas aplicações, enfim sua

importância para as telecomunicações. O objetivo proposto para essa atividade era

contextualizar os conceitos físicos envolvidos na tecnologia e discutir a sua

importância.

Como penúltima atividade, atendendo ao objetivo de construir mapas

conceituais para auxiliar o entendimento das relações entre os conceitos da

temática, foi solicitada a construção de mapas conceituais. Considerando que o

professor de Física deve utilizar instrumentos facilitadores da aprendizagem,

recorreu-se aos mapas conceituais, que são uma alternativa metodológica para o

ensino de Física (SANTOS, 2007) e podem motivar a interação professor-aluno,

levando a uma aprendizagem mais significativa.

De acordo com Moreira (2014, p. 1), “mapas conceituais são diagramas de

significados, de relações significativas; de hierarquias conceituais, se for o caso. [...]

Mapas conceituais não buscam classificar conceitos, mas sim relacioná-los e

hierarquizá-los.” Os mesmos às vezes são confundidos com organogramas ou

diagramas de fluxo, bem como com redes semânticas ou, ainda, com mapas

mentais e/ou com quadros sinópticos.

Os mapas conceituais possuem uma organização hierárquica, podendo incluir

setas, mas não se confundem com organogramas ou diagramas de fluxo, visto que

não implicam sequência, temporalidade ou direcionalidade, nem hierarquias

organizacionais ou de poder. Também não se confundem com as redes semânticas,

pois estas nem sempre se organizam hierarquicamente e não precisam incluir

somente conceitos. (MOREIRA, 2014)

Mapas conceituais ainda diferenciam-se de mapas mentais, pois estes são

livres, associacionistas, não apresentam relações entre conceitos, listando itens que

não são conceitos e não se apresentam numa ordem hierárquica. Os mapas

conceituais também não se confundem com os quadros sinópticos, os quais são

diagramas classificatórios. (MOREIRA, 2014)

O traçado de mapas conceituais dispensa regras gerais fixas. No entanto, o

mapa deve destacar significados dados a conceitos e relacionar conceitos de um

determinado conhecimento ou de uma disciplina. Quando um professor ou aluno faz

um mapa e liga dois conceitos com uma linha, deve saber o significado da relação

entre ambos. (MOREIRA, 2014)

Assim, na Ação de nº 8 foram elaborados dois mapas conceituais, sendo

utilizado como avaliação do processo ensino-aprendizagem. O primeiro mapa foi

feito logo após a realização das experiências em laboratório, e o outro, no final das

ações.

Ao elaborarem os mapas conceituais, no primeiro momento os alunos

reclamaram, pois não tem o hábito de fazer uso desse instrumento. Pode-se

analisar, através da disposição de conceitos, o nível de compreensão dos alunos.

Após as atividades experimentais, as quais eles disseram que gostaram muito de

fazer e que conseguiram visualizar o comportamento da luz, foi possível notar que

alguns alunos, através da disposição das palavras no mapa, demonstraram a

compreensão do comportamento da luz, até o processo de como se dá o

funcionamento da fibra óptica no mundo das telecomunicações. Outros apenas

escreveram aleatoriamente, sem expressar ligações entre conceitos. No segundo

mapa, houve um crescimento satisfatório, pois a maioria conseguiu relacionar os

conceitos de óptica geométrica até o conceito de fibra óptica, de forma hierárquica.

Observou-se também que muitos citaram a dualidade da luz, no mapa,

demonstrando que houve um aprendizado significativo de todo o processo. Assim,

com muito interesse e capricho, a maioria dos alunos se dispôs a realizar essa Ação

n. 9 e foi muito gratificante perceber como houve um entendimento dos temas

abordados.

A última atividade foi o Pós-teste. Após o desenvolvimento de todas as

atividades foi aplicado o pós-teste, com as mesmas questões do pré teste. Estas

ferramentas foram utilizadas depois como auxilio para a análise dos resultados

obtidos durante a intervenção em sala de aula.

Comparando o Pré-Teste e o Pós-Teste, pode-se perceber o progresso dos

alunos, conforme a Tabela 1.

Apesar do progresso demonstrado na Tabela 1, esperava-se que os alunos

fossem bem melhor no Pós-Teste. Pode-se atribuir a falta de maior índice de acertos

no Pós-Teste à demora em efetuar o mesmo, pois decorreu muito tempo entre a

aplicação do Pré-Teste, o que fez com que os alunos confundissem os conceitos,

nas questões objetivas. No Pré-Teste, registrou-se apenas um caso de erro de 50%

nas respostas. A maioria dos alunos acertou 5 de 8 questões. No Pós-Teste, apenas

um aluno errou 2 respostas às mesmas questões. Em seis casos houve acerto de

todas as respostas e a grande maioria acertou 7 das 8 questões reapresentadas.

V CONSIDERAÇÕES FINAIS

Os antigos métodos de ensino estão sendo cada vez mais rejeitados

indiretamente pelos alunos. Essa rejeição implícita revela-se na falta de atenção nas

aulas, que dificulta o processo ensino-aprendizagem e inviabiliza a aprendizagem

significativa. Diante desse quadro desmotivador, o profissional da educação deve

partir em busca de novas metodologias de ensino.

Essa foi a proposta do presente estudo, que teve como objetivo explorar os

conceitos físicos relacionados à fibra óptica, visando disseminar o conhecimento das

tecnologias que revolucionaram as telecomunicações. Procurou-se cumprir esse

objetivo à luz dos princípios da Aprendizagem Significativa, preconizada por

Ausubel, utilizando o Mapa Conceitual.

Aplicando aos alunos um pré-teste, foi averiguado os conhecimentos que

possuíam sobre fibra óptica. Verificada a defasagem nesses conhecimentos,

procedeu-se a várias atividades sobre o tema, teóricas e práticas, individuais e em

grupos. Ao final, pode-se responder afirmativamente ao questionamento inicial, que

era: “Explorar os conceitos físicos relacionados à fibra óptica com o auxilio de

atividades colaborativas e mapa conceitual pode contribuir para um aprendizado

mais significativo?”

Assim, respondendo ao problema de pesquisa, ficou constatado o valor das

atividades e dos mapas conceituais como instrumentos importantes para a

aprendizagem e fixação de conteúdos, sendo que os mesmos também podem ser

utilizados como instrumentos de avaliação. Ao traçar um mapa conceitual, o aluno

deve parar para pensar, descobrir as relações entre palavras-chave, cuidar para que

um traçado não cruze com outro ou passe por cima, enfim, entender o assunto,

demonstrar assimilação do mesmo. Procedendo desse modo, a aprendizagem se

torna significativa para ele.

Trabalhar com esses mapas não requer muito trabalho, e o resultado é o

maior envolvimento dos alunos, a melhor assimilação ou apropriação do conteúdo.

Por isso, recomenda-se a sua prática nas aulas de Física, e em outras disciplinas

também, tornando o processo ensino-aprendizagem pleno de significado para o

aluno e gratificante para o professor.

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