ENSINANDO FÍSICA NAS ESCOLAS DA REGIÃO DO NOROESTE FLUMINENSE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO ATRAVÉS DE EXPERIMENTOS DE BAIXO CUSTO.

## ENSINANDO FÍSICA NAS ESCOLAS DA REGIÃO DO NOROESTE FLUMINENSE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO ATRAVÉS DE EXPERIMENTOS DE BAIXO CUSTO

## PHYSICS TEACHING IN SCHOOLS OF THE NORTHWEST REGION FLUMINENSE THE STATE OF RIO DE JANEIRO BY LOW COST OF EXPERIMENTS

## Luciano Gomes de Medeiros Junior 1

1 Instituto do Noroeste Fluminense de Educação Superior da UFF - INFES-UFF/Departamento de Educação Matemática/luciano@infes.uff

## Resumo

Não é fácil ensinar Ciências, sobretudo Física, aos jovens que estudam na rede pública de ensino. Na disciplina Física, por exemplo, os professores do Ensino Médio da rede pública do Estado do Rio de Janeiro têm apenas dois tempos semanais para cumprir uma ementa complexa e que em muitos casos é mal assimilada pelos alunos, pois em muitas escolas não existem laboratórios de Ciências que certamente facilitariam a aprendizagem de alguns conceitos. Foi pensando nisso que desenvolvemos esse trabalho, levando às escolas do Noroeste Fluminense do estado do Rio de Janeiro alguns experimentos de Física, confeccionados com materiais de sucatas e de baixo custo e que fazem parte da ementa abordada em sala de aula nos Ensinos Fundamental e Médio. Observamos uma grande receptividade e interesse dos alunos em aprender conceitos da Física que até então só tinham visto na teoria e de forma nem sempre prazerosa, aprendendo Leis e conceitos que em muitos casos são difíceis de serem assimilados sem a visualização dos fenômenos relacionados. Outro aspecto importante desse trabalho foi o fato de divulgarmos o curso de Licenciatura em Física em Santo Antônio de Pádua, município da região do Noroeste Fluminense do estado do Rio de janeiro, que começou em 2011 e é oferecido pela Universidade Federal Fluminense, UFF. Paralelamente, oferecemos aos professores interessados uma oficina na qual ensinamos aos mesmos a confeccionar alguns dos experimentos apresentados. Vale ressaltar que a participação dos nossos alunos da Graduação em Licenciatura em Física, tanto na confecção dos experimentos quanto na apresentação aos alunos, fizeram com que eles percebessem a importância na demonstração de experimentos na contextualização de alguns temas numa aula de Física.

Palavras-chave : Ensino de Física, experimentos, exposição.

## Introdução

- O estudo das Ciências - Física, Química e Biologia - vem a cada dia despertando menos interesse dos alunos, principalmente dos que estudam em escolas públicas de regiões carentes. Na Física existem vários fatores que contribuem para esse quadro, tais como: professores desestimulados, alunos que chegam ao Ensino Médio sem o conteúdo básico de Matemática, carga horária reduzida e a falta de laboratórios didáticos nas escolas. Um laboratório de Física, por exemplo, é de suma importância, pois os alunos observariam na prática alguns

conceitos que estariam aprendendo em sala de aula, o que despertaria maior interesse pela disciplina [1]. A demonstração de pequenos experimentos de Física, feitos com materiais de sucatas ou de baixo custo, onde situações do seu dia-a-dia poderiam ser observadas, relacionaria melhor a teoria aprendida em sala de aula com situações do cotidiano. Para se compreender a teoria, de fato, não devemos decorá-la e sim vivenciá-la em situações que levem a reflexões [2]. Com isso, baseando-se num 'Ensino Construtivista' [3], os alunos tirariam suas próprias conclusões, em decorrência da bagagem de vida que já trazem para a sala de aula, e o papel do professor seria o de um 'lapidador', transformando o censo comum dos alunos em concepções científicas inteligíveis [4].

Em alguns casos a falta de laboratórios didáticos nas escolas é amenizada com visitas dos alunos a museus ou centros de ciências, que podem ser tratados como meios de educação não formais [5]. De acordo com os Parâmetros Curriculares Nacionais PCN's [6]:

'...isso nos coloca diante de um enorme dilema, qual seja, como ensinar uma ciência que consideramos importante para a formação da cidadania, quando os jovens, futuros cidadãos, não a apreciam e nem a consideram relevante...'

Nas visitas a esses centros, como atividades extraclasses, os alunos são estimulados a pensarem sobre o que observaram, sem o compromisso de assimilar determinado conteúdo de uma aula tradicional. Esse aprendizado é voluntário, onde os alunos são seduzidos por essas experiências de aprendizagem. As pessoas aprendem Ciência a partir de algumas de suas experiências em museus, assistindo a filmes e participando de atividades comunitárias.

Portanto, as atividades elaboradas num centro de ciências têm como objetivo despertar o interesse de todos pela Ciência e consequentemente pela Tecnologia.

'... entende-se ser imprescindível a construção de uma sociedade crítica e reflexiva em relação ao desenvolvimento científico-tecnológico, a fim de que este não apareça mais como uma força misteriosa e repreensiva, acessível apenas a uma pequena parcela da população.' [7]

É nesse contexto que observamos a relevância de tal projeto, pois a região do Noroeste Fluminense do estado do Rio de Janeiro carece muito de espaços destinados a acolher exposições, ainda mais se tratando de exposições em Ciência e Tecnologia. Sabemos que a escola desempenha um papel importante na formação do indivíduo, porém os alunos necessitam de motivação e estímulos que vão além de uma sala de aula. Já existem muitos estudos sobre o impacto de uma exposição de Física em regiões carentes [8], e é isso o que queremos propor com os experimentos sugeridos, ensinando Física de forma bem prazerosa, a fim de despertar nos alunos o interesse pela Física e consequentemente pela Ciência e Tecnologia.

Os experimentos foram escolhidos e confeccionados baseando-se em alguns temas do Ensino Médio propostos pelos Parâmetros Curriculares Nacionais, PCN's e que são adotados nas escolas públicas do estado do Rio de Janeiro. De acordo com os PCN's [9]:

'É indispensável que a experimentação esteja sempre presente ao longo de todo o processo de desenvolvimento das competências em Física, privilegiando-se o fazer, manusear, operar, agir, em diferentes formas e níveis. É dessa forma que se pode garantir a construção do conhecimento

pelo próprio aluno, desenvolvendo sua curiosidade e o hábito de sempre indagar, evitando a aquisição do conhecimento científico como uma verdade estabelecida e inquestionável.'

## Justificativa e Objetivos

A ideia de se fazer esse trabalho começou em outubro de 2010 durante a Semana Nacional de Ciência e Tecnologia, SNC&T, onde oferecemos uma exposição de Física feita com experimentos de baixo custo para os alunos das redes pública e privada que visitaram nossa 'Tenda da Física' localizada no Teatro Municipal da Cidade de Santo Antônio de Pádua, interior do estado do Rio de Janeiro e foi aí que percebemos uma grande carência dos mesmos com relação às formas lúdicas e cotidianas de alguns conceitos da Física. Em 2011, conseguimos recursos financeiros da FAPERJ, órgão de fomento para a pesquisa no estado do Rio de Janeiro, que nos possibilitou adquirir materiais para confeccionar os experimentos e oferecer as oficinas aos professores da rede pública de Ensino.

Começamos então a pensar numa exposição de Física, num primeiro momento itinerante, em Santo Antônio de Pádua, município do Noroeste Fluminense para auxiliar a aprendizagem de uma das disciplinas que mais reprova no Ensino Médio: a Física. Queremos inserir nos jovens o fascínio pela Física, através de experimentos simples e divertidos e mostrar-lhes que a Física está presente em seu cotidiano. Por outro lado, queremos ensinar aos professores que lecionam Física na rede pública local, que em sua grande maioria são Licenciados em Matemática, ou seja, não tiveram uma formação adequada ao Ensino de Física e em muitos casos se quer passaram por laboratórios de Física, a montar pequenos experimentos, através de oficinas. Isso tornará a Física mais receptiva aos olhos dos alunos. Acreditamos que esse tipo de projeto também aumentará o interesse desses jovens alunos pela Semana Nacional de Ciência e Tecnologia, SNC&T, fazendo-os participarem efetivamente das exposições e atividades oferecidas durante a Semana.

Nosso objetivo é o de criar uma exposição permanente de experimentos de Física no Noroeste Fluminense e para isso levamos, num primeiro momento, às escolas da região alguns experimentos de Física bem simples e divertidos, a fim de mostrar para os alunos como a Física faz parte do cotidiano em que estão inseridos e mostrar aos professores da região que com poucos recursos podemos ter alunos mais interessados em aprender Física. Vale ressaltar que no 1° semestre de 2011 iniciou-se um curso de Graduação em Licenciatura em Física no Instituto do Noroeste Fluminense de Educação Superior, INFES, da Universidade Federal Fluminense, UFF, em Santo Antônio de Pádua e que esse projeto serve também como estágio para os alunos da Graduação, pois os mesmos foram treinados para servirem de monitores ou explicadores e tiveram um papel fundamental, pois foram incumbidos de traduzir a linguagem científica em linguagem cotidiana, dando face humana à Ciência, no caso os conceitos de Física. Com certeza, esses alunos da Graduação ao se tornarem professores terão aprendido a devida importância dos experimentos de Física em suas aulas.

## Atividades Desenvolvidas

Levamos para as escolas da Região do Noroeste Fluminense do Estado do Rio de Janeiro, experimentos feitos com materiais de baixo custo e sucatas que, por

serem bem divertidos e lúdicos, atraíram a atenção dos alunos e os fizeram pensar na Física como sendo uma disciplina bem mais agradável do que a que eles veem em sala de aula. Num primeiro momento três escolas de Ensino Médio participaram desse projeto: no município de Santo Antônio de Pádua, C. E. Dr. Leonel Homem da Costa (U. A. 182013) e C. E. Temístocles de Almeida (U. A. 182029) e no município de Miracema, C. E. Deodato Linhares (U. A. 33006679). Concomitantemente às exposições, oferecemos aos professores da rede pública de ensino uma oficina, onde os mesmos aprenderam a confeccionar experimentos de Física feitos de sucatas e materiais de baixo custo. Tais experimentos, doados às suas escolas após as oficinas, servirão como ferramenta importante na contextualização de alguns conceitos da Física em suas aulas, tornando-as mais interessantes e estimulantes. Nas três escolas que participaram desse projeto oferecemos uma ficha de avaliação aos alunos com as seguintes questões:

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A importância dessa ficha é que podemos fazer um mapa dos experimentos que mais chamaram a atenção dos alunos que participaram da exposição observando e manuseando os experimentos. Contabilizamos que 66% dos alunos acharam a exposição 'ÓTIMA' e 34% acharam a mesma 'BOA', o que de uma maneira geral mostra que os alunos gostaram bastante da exposição e alguns deles se interessaram até em saber um pouco mais sobre o curso de Física do INFES/UFF, demonstrando grande interesse em fazer Física na Universidade. Observamos, durante as apresentações dos experimentos, que os alunos que acharam a exposição 'ÓTIMA' foram aqueles que conseguiram entender e fazer relações com a teoria que aprenderam em suas aulas, ou seja, foram aqueles que de certa forma já tinham 'ouvido falar' do fenômeno relacionado ao experimento em questão. Esses assimilaram melhor alguns conceitos que lhes foram apresentados, fazendo uma correlação com o que aprenderam em sala de aula em suas aulas convencionais, ou seja, apenas teórica. Isso mostra o quanto é importante a introdução de pequenos experimentos na contextualização de alguns conceitos da Física.

Os experimentos foram escolhidos baseando-se em alguns conceitos da Física lecionados nos Ensinos Fundamental e Médio nas escolas do Rio de Janeiro e estão listados abaixo.

## a) Da Mecânica: Cinemática, Dinâmica, Hidrostática, Leis de Conservação

Foguete de garrafa pet, looping, cata-vento, máquina térmica, disco de vinil, garrafa obediente, submarino, ampulheta de água, cama de pregos, água que não cai e líquidos imiscíveis.

## b) Da Termologia: Dilatação Térmica, Calor, Termodinâmica

Termoscópio e máquina térmica.

## c) Da Óptica: Princípios da Óptica Geométrica, Espelhos Planos, Lentes

Câmara escura de orifício, túnel infinito, periscópio e caleidoscópio.

## d) De Ondas: Ondas, Ondas Sonoras, Cordas Vibrantes

Corda vibrante; buzina;

## e) Da Eletricidade: Corrente Elétrica, Campo Elétrico

Coordenação motora e buzina.

f) Do Eletromagnetismo: Campo Magnético, Força Magnética, Eletroímã Buzina.

A tabela I mostra os experimentos que mais chamaram a atenção dos alunos do 1° Ano do Ensino Médio num total de 136 alunos.

Tabela 1. Relação dos experimentos e quantidade de alunos do 1° Ano por experimentos de interesse.

Os alunos do 1° Ano gostaram mais do experimento 'Termoscópio' que mostra a dilatação térmica quando se coloca a mão numa lâmpada com água em seu interior, talvez por ser o mais divertido dos experimentos. Gostaram bastante também do experimento 'Foguete de garrafa pet' que se desloca num varal quando álcool borrifado por um tubo de desodorante é queimado em seu interior, eles logo associaram o movimento da garrafa à Terceira Lei de Newton: Ação e Reação. O experimento da 'Ampulheta de água' mostra bem a força centrífuga atuando na água e todos se lembraram das centrífugas nas máquinas de lavar roupas. O experimento da 'Coordenação motora' que é um circuito elétrico feito de cobre, onde os alunos são desafiados a testarem sua coordenação motora passando uma argola de uma ponta à outra do circuito, é bem interessante para eles já irem se familiarizando com as noções de cargas elétricas e circuito elétrico. Os alunos do 1° ano gostaram também do experimento 'Ondas em cordas vibrantes' e com certeza saíram da exposição com uma boa noção de ondas e algumas de suas aplicações. O experimento da 'Buzina' fez os mesmos se depararem pela primeira vez com dois conceitos: o 'eletroímã' e as 'ondas sonoras', esse foi também um experimento que chamou a atenção dos alunos pela sua simplicidade e aplicabilidade, muitos falaram que iriam fazer uma buzina em casa. O experimento do 'Túnel infinito' também chamou a atenção dos alunos e alguns se lembraram de novelas e filmes que já utilizaram a técnica de associação de dois espelhos planos para obterem várias imagens de um único objeto ou um único ator.

A tabela II mostra os experimentos que mais chamaram a atenção dos alunos do 2° Ano do Ensino Médio num total de 54 alunos.

Tabela 2. Relação dos experimentos e quantidade de alunos do 2° Ano por experimentos de interesse.

Os alunos do 2° Ano gostaram também mais do experimento 'Termoscópio', por uma razão diferente dos alunos do 1° Ano, esse conteúdo é dado no 2° Ano e estes estavam bem familiarizados com o fenômeno que estava ocorrendo. Os alunos do 2° Ano gostaram bastante do experimento 'Disco de vinil' que é formado por uma bexiga presa no buraco de um pequeno disco de vinil. Quando os alunos enchiam a bola e a colocavam para deslizar em cima de uma mesa observavam que o atrito era quase zero. Os alunos acharam bem interessante tal experimento e fizeram várias comparações com o seu cotidiano, sem contar que saíram com uma boa noção de força de atrito. O experimento da 'Coordenação motora' também chamou a atenção dos alunos que vão aprender Eletricidade no 3° Ano. O experimento 'Ondas em cordas vibrantes' também foi interessante, já que alguns alunos sabiam bem o conceito de ondas, mas nunca tinham visto ondas propagando-se em cordas e nunca tinham feito um paralelo com os instrumentos de cordas.

A tabela III mostra os experimentos que mais chamaram a atenção dos alunos do 3° Ano do Ensino Médio num total de 87 alunos.

Tabela 3. Relação dos experimentos e quantidade de alunos do 3° Ano por experimentos de interesse.

Os alunos do 3° Ano gostaram muito também do experimento 'Termoscópio', mas eu chamaria para o quantitativo de alunos que se interessaram pelo experimento do 'Looping' que é trata das Energias Cinética e Potencial e da Conservação da Energia Mecânica. Como os alunos do 3° Ano estão 'pensando' na prova do ENEM e o tema Energia é assunto corriqueiro em todas as provas de Vestibular eles se interessaram bastante por tal experimento. O experimento 'Ondas em cordas vibrantes' por tratar de assuntos também presentes em provas de Vestibular (Eletromagnetismo: Eletroímã e Ondas: Ondas Sonoras) também atraiu bastante a atenção dos alunos, sem contar que são assuntos vistos por eles no 3° Ano.

## Conclusão

O interessante desse projeto foi levar aos alunos e também aos professores dessas três escolas visitadas, que estão em regiões bem afastadas dos grandes centros urbanos, alternativas baratas de como tornar suas aulas mais prazerosas e receptivas. Os alunos gostaram bastante de observar os fenômenos diante dos seus

olhos e os professores puderam perceber que é possível atrair a atenção dos alunos para uma disciplina difícil e complexa como é a Física. Um aspecto importante que observamos é que os alunos que já tinham visto a matéria relacionada ao experimento que lhe era apresentado assimilavam melhor a explicação e alguns deles chegavam até a dizer 'agora estou entendendo' o referido conceito. Estes com certeza foram os que votaram como sendo 'ÓTIMA' a exposição. Isso mostra a importância dos experimentos de Física lúdicos e divertidos na contextualização de alguns conceitos, facilitando sua assimilação. Outro fato importante que ocorreu nesse trabalho foi o interesse dos alunos, principalmente do Ensino Médio, pelo curso de Física, perguntando sobre as formas de ingresso e mercado de trabalho. Para uma região tão carente de professores de Física, onde os professores de Matemática são os que lecionam Física nas escolas do Ensino Médio, isso teve grande impacto no que diz respeito à divulgação do nosso curso de Licenciatura em Física.

Em dezembro de 2012 voltaremos às escolas atendidas e entrevistaremos os alunos que fizeram a prova do Exame Nacional do Ensino Médio, ENEN, para saber como foram na parte da prova dedicada à Física e se alguns experimentos os ajudaram no entendimento de algumas questões na hora da prova, já que seus professores os utilizaram em suas aulas, pois todos os experimentos confeccionados nas oficinas foram cedidos às suas escolas de origem.

## Referências

[1] D'ÁVILA, Ana Rita Lourenço Nogueira. Utilização de materiais de baixo custo no Ensino de Física. 1999. 67 f. Monografia (Graduação em Ciências e Matemática) - Faculdade de Ciências, Universidade Estadual Paulista, São Paulo, 1999.

- [2] FREIRE, P. Pedagogia da Autonomia: saberes necessários à prática educativa. 25. ed. Rio de Janeiro: Ed. Paz e Terra, 2002. 55p.
- [3] PIAGET, J. Estudos sociológicos. Rio de Janeiro: Forenze, 1973.
- [4] BECKER, F. Publicação: Série Ideias, n. 20. São Paulo: Ed. FDE, 87-93, 1994.
- [5] SANTOS, E. de A. et al. Contribuições das casas de ciências e tecnologias para a aprendizagem e motivação dos estudantes para a disciplina física. In: XIX SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA, 2011, Manaus.
- [6] BRASIL. Ministério da Educação e do Desporto. Secretaria de Educação Fundamental. Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais: Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. p. 83. Brasília, DF: MEC/SEF, 1998.
- [7] CARAMELLO, G. W. et al. Articulação Centro de Pesquisa - Escola Básica: contribuições para a alfabetização científica e tecnológica. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 32, n. 3, 3301, 2010.
- [8] PEREIRA, G. R.; SILVA, R. C. Avaliação de uma exposição científica itinerante em uma região carente do Rio de Janeiro: um estudo de caso. Revista Brasileira de Ensino de Física , v. 32, n. 3, 3601, 2010.

[9] BRASIL. Ministério da Educação e do Desporto. Secretaria de Educação Fundamental. Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais: Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. p. 84. Brasília, DF: MEC/SEF, 1998.