OFICINA DE EXPERIMENTOS VIRTUAIS DE FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO

## OFICINA DE EXPERIMENTOS VIRTUAIS DE FÍSICA PARA O ENSINO MÉDIO

## WORKSHOP ON VIRTUAL EXPERIMENTS OF PHYSICS FOR HIGH SCHOOL

## Márcio Sena 1 , Rubens Silva , Antônio Martins 2 3

1

UFPA/FACFIS/MNPEF, marcio.sena@hotmail.com

2

UFPA/FACFIS/MNPEF, rubsilva@hotmail.com

3

UFPA/FACFIS/MNPEF, antonio\_silas@hotmail.com

## Resumo

A sociedade contemporânea é produto de constantes processos de evolução. Assim, da roda à máquina a vapor, da eletricidade aos computadores, grandes mudanças no cotidiano de uma sociedade são proporcionados pelo desenvolvimento tecnológico. Por conseguinte, em se tratando do contexto educacional, essa evolução deve estar presente na prática educativa e o professor é o grande responsável pela inserção dessa nova realidade na escola como um todo significativo. Nesse sentido, temos observado que os discentes apresentam grande dificuldade de aprendizagem dos conceitos da Física em consequência da aplicação de métodos tradicionais, limitados a procedimentos estanques, bem como ainda à ausência de recursos pedagógicos modernos somados à carência de ferramentas metodológicas adequadas. Logo, se os professores e alunos estão inseridos em um universo dinâmico em constante evolução, em contato, com tecnologias cada vez mais avançadas, vivendo e atuando nas e pelas práticas sociais das quais fazem parte diariamente, por que não introduzi-las dentro do contexto educacional? Portanto, a realização de experimentos durante as aulas possui um papel fundamental para o ensino de Física, de acordo com a finalidade a qual se propõe a Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional: a preparação para o mundo do trabalho, das ciências e das tecnologias. Porém, sendo os materiais utilizados no laboratório convencional nem sempre facilmente disponíveis em decorrência de um custo muito elevado, difícil acesso e manipulação dentro da realidade de cada escola, a criação de experimentos virtuais auxilia o professor para vencer esses desafios. Assim, o presente estudo parte de uma pesquisa-ação quali-quantitativa com contribuições diversas que visam facilitar o processo de ensino-aprendizagem de Física da teoria à prática.

Palavras-chave : Ensino, Experimentos Virtuais de Física,

## Abstract

Contemporary society is a product of constant evolution processes. Thus, from the wheel to the steam engine, electricity to computers, major changes in the

daily life of a society are provided by technological development. Therefore, in the educational context, this development must be present in educational practice and the teacher is largely responsible for the inclusion of this new reality at school as a meaningful whole. In this sense, we have observed that the students have a great difficulty in learning the concepts of physics as a result of the use of traditional methods, limited to old-fashioned procedures, as well as the absence of modern teaching resources added to the lack of appropriate methodological tools. So if teachers and students are placed in a dynamical universe evolving in contact with increasingly advanced technologies, living and working in and for social practices which are part of every day, why not to introduce them within the educational context? In this situation, the performance of experiments in class plays a key role when teaching physics, according to the purpose for which it is proposed the Law of Guidelines and Bases of National Education: preparing for the world of work, of science and technologies. However, once the materials used in conventional laboratories are not always easily available due to their very high cost, difficult access and manipulation in the reality of each school, the creation of virtual experiments helps the teacher to meet these challenges. Thus, the present study is a qualitative and quantitative action research with various contributions to facilitate the process of teaching and learning the practical theory of physics.

Keywords : Education, Virtual Experiments of Physics,.

## Introdução

São notórias as dificuldades observadas na aprendizagem dos conteúdos da Física e por possuir conceitos abstratos, a experimentação quando utilizada como prática pedagógica auxilia o professor nesse desafio. Apesar do consenso a respeito da importância da aplicação dessa metodologia de ensino, raros são os professores que a utilizam justificando, por exemplo, a ausência de espaço adequado e de tempo para preparo, o alto custo dos materiais, entre outros motivos. A inserção da informática no contexto educacional resolve grande parte desses problemas, pois um único computador é capaz de armazenar uma grande quantidade de experimentos virtuais disponíveis inclusive na Internet de maneira gratuita e livre para ser utilizada pelos professores, simulando de maneira satisfatória um experimento existente num laboratório convencional e também experimentos que necessitariam de equipamentos de maior dificuldade para aquisição e manuseio. A informática cada vez mais presente na vida de qualquer indivíduo, devendo ser inserida nesse contexto para melhorar o processo ensino-aprendizagem, cabendo ao professor aproximar a informática da sala de aula. O presente trabalho mostra alguns resultados de uma pesquisa de satisfação em relação à aplicação de oficinas de um laboratório virtual para o ensino de Física através do qual são ensinados alguns experimentos presentes no cotidiano e no laboratório convencional.

## Objetivos

Introduzir a informática nas aulas e proporcionar processos de comunicação mais participativos, tornando a relação professor-aluno mais aberta, interativa,

desperta no docente o interesse pela pesquisa e aguça a curiosidade bem como contribuir para a compreensão dos alunos sobre os conteúdos abordados na teoria, e pouco vivenciados na prática experimental.

## Metodologia

O público alvo dessa oficina será constituído de turmas específicas do 1º ano do Ensino Médio, da rede pública e da rede privada. As aulas serão ministradas opcionalmente em laboratórios de informática, sala de aulas que disponham de computadores pessoais, onde os discentes podem acessar o Laboratório virtual de Física. Na aula inicial será apresentada a matemática utilizada nos experimentos. Este momento é chamado de Aula de Nivelamento . Nessa aula serão fundamentados conceitos matemáticos (média aritmética, desvio médio, media dos desvios, intervalo de incerteza e cálculo de erro) introduzindo sua aplicação na prática experimental. Esse momento é importante para que o aluno consiga tirar o máximo de proveito de cada experimento utilizado. Após apresentar essa matemática, o professor finalmente irá acessar as simulações instaladas num computador. Na tela inicial, o aluno terá acesso a um menu conforme mostrado na Figura 1.

Figura 1 - Menu do aplicativo

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No menu (Figura 1), o aluno sob a orientação do professor irá escolher um dos experimentos. Cada experimento possui um roteiro onde inicialmente o aluno deverá responder uma questão prévia a respeito do assunto escolhido. Como exemplo, será escolhido o de número 2, Movimento Retilíneo Uniforme. Ao clicar, a simulação do experimento para o assunto escolhido será aberto. (Ver Figura 2).

Figura 2 - Simulação para o Movimento Retilíneo Uniforme

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Observe que a simulação é de um experimento com um tubo com óleo encontrado em laboratórios convencionais de Física. Existe ainda uma tabela de dados para o aluno inserir as medidas feitas ele mesmo e uma equação. Num laboratório, deve-se repetir o experimento diversas vezes para que seja alcançado o valor mais provável da medida que é a média aritmética dessas medidas. Após o preenchimento da tabela e encontrado o valor experimental, será realizado o cálculo de erro, comparando com o valor teórico contido em cada experimento. Para este laboratório, consideramos uma boa medida quando o erro é de no máximo 5% e assim o aluno pode a partir da análise dos dados da tabela, responder a umas questões finais onde terá oportunidade de sua resposta na questão prévia, caso seja necessário. Ainda para esta simulação, poderá ser estudado o movimento retrógrado e o encontro de móveis.

De acordo com Vygotsky [9], a motivação é a origem do pensamento, podendo assim ser considerada o ponto de partida do processo de aprendizagem baseado em sua teoria. Se para aprender é preciso pensar, então podemos concluir que não há aprendizado sem motivação, ou seja, contra a vontade. A utilização da experimentação nas aulas já proporciona por si só motivação. Porém ainda pouco utilizado por conta dos custos de determinados equipamentos e ausência de local adequado, dificuldades que são facilmente superadas com a utilização de um computador. Se vivenciamos uma tecnologia cada vez mais avançada, porque não inserir essa tecnologia no contexto escolar? Cabe então ao professor adequar suas aulas. Deve-se deixar bem claro para o aluno esta prática lhe trará acima de tudo um benefício cognitivo e não algo simplesmente lúdico ou atrelado a notas.

Outro conceito muito importante e provavelmente mais conhecido e aceito da teoria de Vygotsky é a Zona de Desenvolvimento Proximal , ao qual iremos nos referir pela sigla ZDP. O conceito de ZDP seria definido pela distância entre o nível de desenvolvimento atual, relacionado pela capacidade do aluno de resolver um problema sem ajuda, e o nível possível de ser atingido sob a orientação de um adulto ou em colaboração com outro companheiro. Colaboração também necessária

para aplicação da expressão matemática que permita alcançar os objetivos do experimento: verificar que o móvel percorre distâncias iguais em tempos iguais, que a velocidade é constante e a aceleração igual a zero e confrontar o resultado obtido experimentalmente com o valor teórico. É necessária a apresentação aos alunos da teoria utilizada para obtenção da expressão matemática para que a mesma esteja ao alcance da ZDP da maioria deles, sendo nesse caso pouco provável que um aluno sozinho, sem a colaboração do professor, consiga deduzi-la.

## Resultados

Após a aplicação da oficina de laboratório virtual para o ensino de Física em escolas públicas e particulares da capital e do interior do estado, foi feita uma pesquisa a respeito da satisfação das oficinas realizadas que utilizaram este modelo de laboratório. Os alunos tiveram possibilidade de avaliar a utilização dessa prática pedagógica respondendo algumas perguntas. Algumas dessas perguntas foram selecionadas e o resultado estatístico foi interpretado e serão apresentados a seguir. A foto mostrada na Figura 3 foi tirada após a realização de uma das oficinas em Paragominas-PA.

Figura 3 - Imagem de uma das oficinas

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Um dos questionamentos foi a respeito da adaptação do Laboratório Virtual ao ritmo de aprendizagem do aluno em Física, onde 85% responderam sim, 14% mais ou menos. Vale ressaltar que nenhum estudante respondeu negativamente, coisa que não observamos numa aula meramente tradicional. (ver Figura 4)

Figura 4 - Adequação do Laboratório Virtual ao ritmo de aprendizagem do aluno.

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Outro resultado bem expressivo diz respeito à motivação para aprender o conteúdo. Observou-se que 86% responderam sim sentiram-se mais motivados,

14% mais ou menos e novamente zerada a quantidade de pessoas que respondeu não. A respeito dessa motivação, deve ficar bem evidente para o aluno que o benefício cognitivo é o mais importante nesta aplicação. (ver Figura 5)

Figura 5 - Motivação do aluno em aprender Física com o Laboratório Virtual.

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Manter o aluno motivado é um grande desafio a todos os professores e por conta disso, torna-se necessária a utilização de alternativas, para mostrar novidades e fazer uso de métodos mais modernos de ensino. Quando os experimentos começaram a ser utilizados no ensino, o que se observava era um aluno passivo como mero espectador. Hoje sabe-se que a participação e o envolvimento do aluno durante a apresentação do experimento são considerados de extrema importância para mantê-lo motivado. Resultado que também encontramos durante o desenvolvimento deste trabalho. Mais de 68% dos alunos consideraram o Laboratório Virtual interativo e dinâmico, em torno de 48% sentiram-se mais estimulados, outros 17,65% responderam que ensina divertido e apenas 1,96% consideraram que contribui pouco para o aprendizado. A soma dessas porcentagens fica acima de 100% pela da possibilidade do aluno poder considerar mais de uma resposta conforme pode ser visto na Figura 6.

Figura 6 - Avaliação do aluno sobre o Laboratório Virtual de Física.

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Opcionalmente ministramos o conteúdo teórico inicialmente em sala de aula para em seguida realizar as oficinas. Porém nada impede que determinados assuntos sejam introduzidos durante a realização da mesma. Foi constatado através da pesquisa que 50,98% dos alunos disseram que a oficina estava completamente de acordo com a teoria ensinada em sala de aula, 2,94% responderam que os assuntos foram ensinados em sala mas pouco aprendidos, responderam que reforçou os conhecimentos da teoria aprimorando os mesmos juntamente com outros 69,6% conforme indica a Figura 7.

Figura 7 - Avaliação do aluno sobre o Laboratório Virtual de Física.

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Diante dos dados estatísticos revelados anteriormente, concluímos que o presente trabalho tem surtido um efeito positivo, pois foi constatada uma participação muito mais ativa do aluno, melhorando a interação e a relação professor-aluno, encorajando-nos a estender a aplicação deste método para os demais níveis do Ensino Médio, aprimorando ainda mais essa técnica como proposta para novas pesquisas, encarando novos desafios.

## Referências

[1] FIOLHAIS , Carlos; TRINDADE , Jorge. Física no Computador: o Computador como uma Ferramenta no Ensino e na Aprendizagem das Ciências Físicas . Revista Brasileira de Ensino de Física, 2002.

[2] HOHENFELD , D. P.; PENIDO , M. C., ' Laboratórios convencionais e virtuais no Ensino de Física '. Disponível em: &lt;http://posgrad.fae.ufmg.br/posgrad/viienpec/pdfs/663.pdf&gt;. Acessado em 12/02/2016.

[3] GASPAR , Alberto. Atividades experimentais no ensino de física: uma nova visão baseada na teoria de Vigotski . São Paulo: Editora Livraria da Física, 2014.

- [4] MARTINS , Antônio S. O., ' A Possibilidade de um Laboratório Básico I Virtual e Real' Trabalho de Conclusão de Curso, instituto de Ciências Exatas e Naturais, Faculdade de Física, UFPA, defendido em Janeiro de 2010.
- [5] MEDEIROS , Alexandre; MEDEIROS , Cleide. Possibilidades e Limitações das Simulações Computacionais no Ensino de Física . Revista Brasileira de Ensino de Física, 2002.
- [6] MELO , R. B. F. A Utilização das TICs no Processo de Ensino e Aprendizagem da Física . Disponível em: &lt;http://www.ufpe.br/nehte/simposio/anais/Anais-hipertexto-2010/Ruth-Brito-deFegueiredo-Melo,pdf&gt;. Acessado em 06/08/2014.

[7] MOREIRA , M. A. Investigações em Ensino de Ciências , 2002. Disponível em &lt;http://www.if.ufrgs.moreira 2002&gt;. Acessado em 24/09/2014.

- [8] OLIVEIRA , Gerson Pastre. Novas Tecnologias da Informação e Comunicação e a Construção do Conhecimento em Cursos Universitários: Reflexões

sobre acesso, Conexões e Virtualidade . OEI - Revista Iberoamericana de Educación ( ISSN: 1681-5653), 2003.

- [9] VYGOTSKY , LEV. S. Pensamento e linguagem . São Paulo: Martins Fontes, 1987.