A INTEGRAÇÃO DE ATIVIDADES EXPERIMENTAIS E COMPUTACIONAIS PARA O ENSINO DE FÍSICA: UMA POSSÍVEL ESTRATÉGIA PARA O ENSINO DE ÓPTICA GEOMÉTRICA

## A INTEGRAÇÃO DE ATIVIDADES EXPERIMENTAIS E COMPUTACIONAIS PARA O ENSINO DE FÍSICA: UMA POSSÍVEL ESTRATÉGIA PARA O ENSINO DE ÓPTICA GEOMÉTRICA

## THE INTEGRATION OF EXPERIMENTAL AND COMPUTATIONAL ACTIVITIES FOR PHYSICS EDUCATION: A POSSIBLE STRATEGY FOR GEOMETRIC OPTICAL EDUCATION

Nayara França Alves 1 , Ítalo Gabriel Neide 2

1 Instituto Federal do Amapá, nayara.alves@ifap.edu.br

2 Universidade do Vale do Taquari, italo.neide@univates.br

## Resumo

O presente trabalho faz parte de uma pesquisa de Mestrado em andamento, que visa a integração de atividades experimentais e computacionais voltadas para o ensino de Física. Esta pesquisa será de cunho qualitativo e descritivo, e será realizada na capital do Estado do Amapá, no município de Macapá, com alunos do curso de Licenciatura em Física. O principal objetivo desta pesquisa é avaliar quais implicações ocorrerão nos processos de ensino e de aprendizagem de Física ao inserir no ensino da Óptica Geométrica a integração de atividades experimentais e computacionais. Neste sentido, podemos levar em consideração que as atividades colaborativas , presenciais ou virtuais, em pequenos grupos, podem desenvolver uma possibilidade para a facilitação da aprendizagem no ensino de Física, pois viabilizam o intercâmbio, a negociação de significados, e ainda colocam o professor na posição de mediador do processo. Desta forma, espera-se que a utilização dessa estratégia metodológica proporcione momentos motivadores e instigadores para os alunos do curso de Licenciatura em Física.

Palavras-chave : Ensino de Física; Óptica geométrica; Atividades experimentais e computacionais; Integração.

## Abstract

The present work is part of a master's degree research in progress, aimed at the integration of experimental and computational activities focused on the teaching of Physics. This research will be qualitative and descriptive, and will be held in the capital of the State of Amapá, in the municipality of Macapá, with students of the Licentiate degree in Physics. The main objective of this research is to evaluate what implications will occur in the teaching and learning processes of Physics by inserting in the teaching of Geometric Optics the integration of experimental and computational activities. In this sense, we can take into account that the collaborative activities, in person or virtual, in small groups, can develop a possibility for the learning facilitation in Physics teaching, because they enable the exchange, the negotiation of meanings, and still place the teacher in the position of mediator of the process. In this way, it is expected that the use of this methodological strategy will provide motivating and instigating moments for the undergraduate students in Physics. each other in order to assist in the teaching and learning processes, as well as, converge to facilitate the understanding of physical concepts.

Keywords : Physics Teaching; Geometric optics; Experimental and computational activities; Integration.

## Introdução

A trajetória metodológica que o ensino de Física percorre até meados do século XXI envolve inúmeras contemplações, pode-se mensurar que o ensino disciplinar tradicional atravessa gerações e gerações tendo como estratégia didática fundamental a utilização de aulas expositivas e teóricas consistentes na transmissão de conteúdos através de leis e formalismos matemáticos. Dessa forma, salientando na maioria dos casos uma configuração de aula desarticulada e vazia de significados.

Diante deste contexto, evidenciam-se autores que discutem sobre a inclusão de estratégias metodológicas diferenciadas, partindo da ideia do anticomodismo quanto ao uso apenas de aulas expositivas e dialogadas por professores de Física.

Desse modo, podemos destacar o uso das atividades experimentais integradas as atividades computacionais. A escolha por esse tipo de estratégia metodológica voltada para o ensino de Física não foi feita de forma aleatória e sim pelo motivo de fazer parte de uma pesquisa de Mestrado em andamento da Universidade do Vale do Taquari - UNIVATES, que versa sobre a integração de atividades experimentais e computacionais no ensino de Óptica Geométrica, sob a perspectiva de abordar a construção de conhecimentos fundamentada na aprendizagem significativa.

Neste contexto, temos que o ensino de Óptica Geométrica está inserido na parte da Física que estuda os fenômenos relacionados ao comportamento da luz. Deste modo, permite-se observar que essa temática curricular está associada a um dos cinco órgãos do sentido humano: a visão, atribuição que pode favorecer no processo de investigação, pois a visão é o sentido que mais colabora para o conhecimento do mundo que nos rodeia.

Com isso, temos que a integração dos recursos reais e virtuais para o ensino dos conteúdos de Óptica Geométrica podem proporcionar momentos para a exploração dos fundamentos físicos que versam sobre o comportamento da luz, que neste contexto é representado por um modelo geométrico, chamado raio de luz (MÁXIMO e ALVARENGA, 2010, p.164).

Nesse sentido, é válido destacar que a inserção de atividades experimentais integradas as computacionais proporcionam ao corpo discente momentos motivacionais, investigadores e instigantes, podendo apresentar características que corroboraram para uma aprendizagem recheada de significados, em que ocorre o desenvolvimento de saberes na estrutura cognitiva dos alunos por meio da realização de atividades investigativas (LABURÚ, 2005; MOREIRA, 2017).

Diante desse contexto, foi realizada uma pesquisa bibliográfica que elencasse sobre a integração das atividades experimentais com as computacionais, tendo como finalidade mapear quais implicações que surgiriam para os processos de ensino e de aprendizagem de Física após a inserção desses mecanismos metodológicos em sala de aula.

## Procedimentos metodológicos

A metodologia de pesquisa utilizada no presente artigo é de cunho bibliográfico, com objetivo de encontrar trabalhos que versem sobre a integração de atividades experimentais integradas às computacionais, em especial, voltados para o ensino de Óptica Geométrica, na qual observou-se uma vasta escassez de trabalhos voltados para essa temática.

Deste modo, a revisão bibliográfica ocorreu em anais e encontros voltados para o ensino de Física, ainda no Portal de Periódicos da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES, e, por fim, em sites de Instituições de Ensino Superior do Brasil.

Neste sentido, foram utilizados como expressões chaves para a realização desta revisão bibliográfica: 'a integração de atividades experimentais e computacionais voltados para o ensino de Óptica Geométrica' e a 'integração de atividades experimentais e computacionais para o ensino de Física' nos quais foram elencados 11 (onze) trabalhos que foram destacados no Quadro 1.

Quadro 1: Trabalhos que utilizam como estratégia metodológica a integração de atividades experimentais e computacionais

Fonte: Dos autores, 2018.

Deste modo, é válido destacar que foram descartados trabalhos que versassem apenas para uma estratégia metodológica, como por exemplo, apenas experimental, uma vez que a busca deste trabalho tem como objetivo literaturas que elenquem em seus recursos metodológicos o trabalho desenvolvido conjuntamente entre as atividades experimentais e computacionais.

## RESULTADOS E DISCUSSÕES

Dentre a pesquisa realizada não obtivemos resposta quanto a trabalhos que versassem sobre a integração de atividades experimentais e computacionais voltados para o ensino de Óptica Geométrica, de forma que na revisão bibliográfica só foram encontrados trabalhos que usassem as metodologias na forma real ou virtual separadamente.

Nesse sentido, utilizando-se dos trabalhos encontrados voltados para o ensino de Física temos o posicionamento de Moro (2015, p. 128) acerca da atitude do professor ao ensinar esta ciência:

A Física ganha sentido se estudada, vivida e incorporada pelo estudante nos fenômenos que vê, constata e manipula. O professor de Física deve priorizar e valorizar as diferentes maneiras encontradas pelos estudantes na resolução das atividades, bem como fazer a ligação entre o concreto e o abstrato e, inclusive, relacionar os conteúdos com o cotidiano dos estudantes. Deste modo, a Física pode passar a ter o seu real valor e sentido para os estudantes.

Neste viés, podemos continuar falando sobre as atitudes comportamentais e procedimentais do professor de Física frente a sua sala de aula considerando o uso da integração das atividades experimentais e computacionais de acordo com Dorneles, Araujo e Veit (2012, p.8):

As simulações computacionais e as atividades experimentais são recursos instrucionais que se complementam, pois quando utilizados integradamente aumenta-se o espectro de possibilidades de auxiliar os alunos a superarem suas dificuldades de aprendizagem no estudo de circuitos elétricos.

Nessa configuração em que começam a surgir contextos voltados para a aprendizagem dos alunos no ensino de Física, podemos utilizar-nos dos pressupostos que embasam uma aprendizagem com significados. Deste modo, como primeira condição para que ocorra uma aprendizagem significativa faremos remissão à escolha do material a ser utilizado, aonde o mesmo deve ser potencialmente significativo, e a segunda condição faz relação a predisposição para aprender do aprendiz (MOREIRA, 2011, p. 26).

Apreciando os argumentos expostos nas citações pode-se ressaltar que o caminhar para o desenvolvimento de aulas de Física que possuem mecanismos metodológicos que proporcionem a visualização dos fenômenos na forma real e virtual oportuniza aos alunos momentos de superação quanto aos processos de ensino e de aprendizagem da disciplina, uma vez que por meio dessas estratégias esses aprendizes agrupam novos conhecimentos em suas estruturas cognitivas, configurando um novo subsunçor 1 recheado de novas informações.

- É nesse sentido, que podemos salientar que a inserção desses mecanismos podem trazer para sala de aula momentos motivadores para os aprendizes, em que o professor assume nos processos de ensino e de aprendizagem dos mesmos o papel de facilitador, mediador de sua aula.

Assim, podemos salientar que a inserção dessas atividades (reais e virtuais) oportunizam uma variação no ensino de Física que é regido por ementa anual, como qualquer outra disciplina, e tem como suporte concedido pelas escolas os livros didáticos que demonstram caminhos de ensino linearizado.

Ao continuar a exposição sobre alguns dos trabalhos elencados temos o posicionamento de Paz (2007) que teve por objetivo em sua tese utilizar-se das atividades experimentais reais associadas a recursos informatizados. Neste caso, Paz criou delineamentos pautados em estratégias metodológicas que pudessem minimizar as dificuldades encontradas no ensino do Eletromagnetismo, como por exemplo a visualização tridimensional dos fenômenos.

Nessa revisão também temos os pensamentos de Rodrigues (2015, p. 37) em que o mesmo salienta sobre o uso desses métodos pedagógicos integrados como uma articulação que pode alcançar o objetivo de melhorar as relações entre os alunos e seu próprio desenvolvimento científico, tecnológico e cultural, e assim modificar seu modo de vida, podendo resultar no aumento das chances de transformar os alunos em cidadãos ativos na esfera social.

- 1 ' Subsunçor é o nome que se dá a um conhecimento específico, existente na estrutura de conhecimentos do indivíduo, que permite dar significado a um novo conhecimento que lhe é apresentado ou por ele descoberto' (MOREIRA, 2011, p.14).

Neste contexto, Moro, Neide, Rehfeldt (2016, p. 987) também expressam suas colocações frente ao uso das práticas experimentais e computacionais no ensino de Física, em que a integração destas ferramentas pode ser uma estratégia que permita aos alunos obterem uma ideia de ressignificação de saberes e competências quanto aos papéis que estes devem assumir no ambiente 'sala de aula', os alunos passem a ocupar uma posição mais ativa no processo de construção do conhecimento e que o professor se apresente como mediador ou facilitador desse processo.

Araujo, Veit e Moreira (2012, p. 364) fazem menção à aprendizagem significativa frente a integração das atividades reais e virtuais no ensino de Física:

Procuramos que os alunos aprendam significativamente conceitos físicos e desenvolvam ao longo do processo uma concepção adequada sobre Ciência, mais especificamente uma concepção que articule uma noção de modelagem científica com o pensamento sistêmico. Mesmo reconhecendo a relevância do laboratório experimental didático, nosso foco esteve fixado em um aspecto diferente, também parte integrante do fazer científico atual, as ferramentas computacionais.

Desta forma, pode-se observar pelas palavras dos autores citados a gama de ideias e revelações acerca do uso integrado de ferramentas experimentais e computacionais no ensino de Física, deixando claro as contribuições que a utilização dessas atividades reais e virtuais proporcionam para os processos de ensino e de aprendizagem em Física, enfatizando ainda a relevância no entendimento dos conceitos físicos por parte dos alunos.

Neste sentido, é notável que a inserção das atividades experimentais integradas às computacionais demonstra ser uma ferramenta potencialmente favorável quanto ao desenvolvimento cognitivo dos alunos, assim, o uso dessas atividades estarão associadas no desenvolvimento da pesquisa relacionado a parte da Física denominada Óptica Geométrica.

## Considerações finais

Tendo como base a pesquisa bibliográfica realizada em anais, encontros voltados para o ensino de Física, ainda no Portal de Periódicos da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES, e por fim, em sites de Instituições de Ensino Superior do Brasil observamos que ainda ocorre uma vasta escassez de trabalhos voltados para a integração de atividades experimentais e computacionais no ensino de Física, e que ainda não existe nenhuma literatura que verse sobre o uso de atividades reais e virtuais em conjunto acerca do ensino de Óptica Geométrica.

Desta forma, é válido ressaltar a importância da inserção de mecanismos metodológicos que proporcione em sala de aula momentos ímpares para a vida de nossos alunos quando falamos de Física, uma vez que esta ciência quando ensinada de qualquer forma é vista como uma parte da Matemática e não como uma disciplina que possui inúmeras aplicabilidades no dia a dia dos indivíduos.

## Referências

ARAUJO, Ives S.; VEIT, Eliane. A.; MOREIRA, Marco. A. Modelos computacionais no ensino-aprendizagem de física: um referencial de trabalho . Investigações em Ensino de Ciências , v. 17, p. 341-366, 2012.

DORNELES, Pedro F. T.; ARAUJO, Ives S.; VEIT, Eliane. A.. Integração entre atividades computacionais e experimentais como recurso instrucional no ensino de eletromagnetismo em física geral. Ciênc. educ. (Bauru) , Bauru, vol.18 nº.1, 2012.

LABURÚ, Carlos E. Seleção de experimentos de Física no ensino médio: uma investigação a partir da fala de professores. Investigações em ensino de ciências . V. 10 (2). pp. 161-178, 2005.

MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física , volume 2. 1ª ed, São Paulo: Scipione, 2010.

MOREIRA, Marco, A. Aprendizagem significativa : a teoria e textos complementares. São Paulo, Livraria da Física, 2011.

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_.

Teorias de Aprendizagem . São Paulo, E.P.U., 2017.

MORO, Fernanda. T. Atividades experimentais e simulações computacionais: integração para a construção de conceitos de transferência de energia térmica no ensino médio. 2015, 154f. Dissertação (Mestrado Profissional em Ensino de Ciências Exatas) - Centro Universitário Univates, Lajeado.

MORO, Fernanda. T.; NEIDE, Ítalo; REHFELDT, Márcia J. H. Atividades experimentais e simulações computacionais: integração para a construção de conceitos de transferência de energia térmica no ensino médio. Caderno Brasileiro de Ensino de Física , v. 33, nº. 3, p. 987-1008, dez. 2016.

PAZ, A. M. da. Atividades experimentais e informatizadas : contribuições para o ensino de eletromagnetismo. 2007. 228 f. Tese (Doutorado em Educação Científica e Tecnológica) - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2007.

RODRIGUES, José, J. V. O ensino de eletromagnetismo por meio da integração entre atividades experimentais e computacionais: contribuições para o entendimento da indução eletromagnética. 2017, 78f. Dissertação (Mestrado Profissional em Ensino de Ciências Exatas) - Centro Universitário Univates, Lajeado.